JP2014112137A - Method for manufacturing polarizing element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a polarizing element excellent in optical characteristics.SOLUTION: The method for manufacturing a polarizing element 100 includes steps of: forming a metal composite film 11 by depositing particles 11b of a second metal on a transparent substrate 10 while depositing particles 11a of a first metal on the transparent substrate 10; selectively etching the first metal; forming a protective film 13 on the metal composite film where the first metal is etched; and forming particles 12c comprising the second metal and having shape anisotropy by stretching the transparent substrate 10 at a temperature where the transparent substrate 10 softens.

Description

本発明は、偏光素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a polarizing element.

偏光素子の一種として、偏光ガラスが知られている。偏光ガラスは無機物のみで構成できるため、有機物を含む偏光板に比べ、光に対する劣化が著しく少ない。したがって、近年高輝度化が進んでいる液晶プロジェクターにおいて有効な光学デバイスとして注目されている。   As one type of polarizing element, polarizing glass is known. Since the polarizing glass can be composed only of an inorganic material, the deterioration with respect to light is remarkably small as compared with a polarizing plate containing an organic material. Therefore, it has been attracting attention as an effective optical device in a liquid crystal projector whose brightness has been increasing in recent years.

一般的な偏光ガラスとしては、特許文献1に記載されたものが公知であり、その製造方法は以下の通りである。
(1)塩化物、臭化物、及びヨウ化物の群から選択した少なくとも1つのハロゲン化物及び銀を含有する組成物から、所望の形状のガラス製品を作製する。
(2)そのガラス製品を、該ガラス製品中にAgCl、AgBr、又はAgIの結晶を生成せしめるのに十分な期間にわたり、歪み点より高いが、ガラスの軟化点からは約50℃は高くない温度にまでに加熱し、結晶含有製品を作製する。
(3)この結晶含有製品を、結晶が少なくとも5:1のアスペクト比に延伸されるように、アニール点より高いが、ガラスが約108ポアズの粘度を示す温度より低い温度において応力下で延伸せしめる。
(4)その製品を、該製品上に化学的な還元表面層を発達せしめるのに十分な期間にわたり、約250℃より高いが、ガラスのアニール点からは約25℃は高くない温度の還元雰囲気に曝露する。これにより、延伸ハロゲン化銀粒子の少なくとも一部が銀元素に還元される。
As general polarizing glass, what was described in patent document 1 is well-known, and the manufacturing method is as follows.
(1) A glass product having a desired shape is produced from a composition containing at least one halide and silver selected from the group of chloride, bromide, and iodide.
(2) A temperature above the strain point, but not higher than about 50 ° C. from the glass softening point, for a period of time sufficient to cause the glass product to produce AgCl, AgBr, or AgI crystals in the glass product. To produce a crystal-containing product.
(3) The crystal-containing product is stretched under stress at a temperature above the annealing point but below the temperature at which the glass exhibits a viscosity of about 108 poise so that the crystal is stretched to an aspect ratio of at least 5: 1. .
(4) A reducing atmosphere at a temperature higher than about 250 ° C., but not higher than about 25 ° C. from the annealing point of the glass, for a period sufficient to develop a chemically reduced surface layer on the product. To be exposed to. Thereby, at least a part of the extended silver halide grains is reduced to silver element.

特開昭56−169140号公報JP 56-169140 A

特許文献1記載の製造方法では、ガラス製品中に万遍なく金属ハロゲン化物が析出する。しかし、還元工程ではガラス製品表層の金属ハロゲン化物しか還元できないため、ガラス製品の厚さ方向の中央部分に金属ハロゲン化物が残存する。そのため、偏光素子の透過率が低下する。   In the production method described in Patent Document 1, metal halides are uniformly deposited in glass products. However, since only the metal halide on the surface of the glass product can be reduced in the reduction process, the metal halide remains in the central portion in the thickness direction of the glass product. Therefore, the transmittance of the polarizing element is reduced.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、光学特性に優れた偏光素子を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a polarizing element having excellent optical characteristics.

本発明の偏光素子の製造方法は、第1の金属の粒子を透明基板上に付着させながら、第2の金属の粒子を該透明基板上に付着させることによって、金属複合膜を形成する工程と、前記第1の金属を選択的にエッチングする工程と、前記第1の金属がエッチングされた前記金属複合膜の上に保護膜を形成する工程と、前記透明基板が軟化する温度において前記透明基板を延伸することで、前記第2の金属からなる形状異方性を有する粒子を形成する工程と、を有する。   The method for producing a polarizing element of the present invention comprises a step of forming a metal composite film by depositing second metal particles on the transparent substrate while depositing the first metal particles on the transparent substrate; Selectively etching the first metal, forming a protective film on the metal composite film etched with the first metal, and the transparent substrate at a temperature at which the transparent substrate is softened. Forming a particle having shape anisotropy made of the second metal.

第1の金属の粒子を透明基板上に付着させながら、第2の金属の粒子を該透明基板上に付着させることによって、第1の金属の粒子と第2の金属の粒子が透明基板の表面上において互いに混ざり合った金属複合膜を形成することができる。そして、この金属複合膜から第1の金属を選択的に除去することにより、第2の金属の粒子が透明基板の表面上に略均一な大きさと間隔で配置された透明基板を得ることができる。その後、この透明基板を延伸することで第2の金属からなる形状異方性を有する粒子が略均一な大きさと間隔で配置され、光学特性に優れた偏光素子を製造することができる。   The first metal particles and the second metal particles are adhered to the surface of the transparent substrate by depositing the second metal particles on the transparent substrate while the first metal particles are adhered on the transparent substrate. A metal composite film mixed with each other can be formed. Then, by selectively removing the first metal from the metal composite film, it is possible to obtain a transparent substrate in which the particles of the second metal are arranged on the surface of the transparent substrate with a substantially uniform size and interval. . Thereafter, by stretching this transparent substrate, particles having shape anisotropy made of the second metal are arranged at substantially uniform sizes and intervals, and a polarizing element having excellent optical characteristics can be manufactured.

また、第2の金属の粒子は透明基板の表面上にのみ分布しているため、第1の金属をエッチングする工程中に第2の金属がハロゲン化されたような場合であっても、還元処理を行うことによりハロゲン化した第2の金属はすべて還元される。したがって、金属ハロゲン化物の残存による偏光素子の透過率低下を生じることはない。   Further, since the second metal particles are distributed only on the surface of the transparent substrate, even if the second metal is halogenated during the step of etching the first metal, the reduction is performed. By performing the treatment, all of the second metal halogenated is reduced. Therefore, the transmittance of the polarizing element is not lowered due to the remaining metal halide.

前記金属複合膜を形成する工程において、前記第1の金属と前記第2の金属の割合を変えることにより、前記第2の金属からなる形状異方性を有する粒子の密度を調整することもできる。その結果、第2の金属からなる形状異方性を有する粒子の間隔を任意に変更できるため、光の透過率と吸収率を任意に調整した偏光素子を製造することができる。   In the step of forming the metal composite film, the density of the particles having shape anisotropy made of the second metal can be adjusted by changing the ratio of the first metal to the second metal. . As a result, since the interval between the particles having shape anisotropy made of the second metal can be arbitrarily changed, a polarizing element in which the light transmittance and the absorptance are arbitrarily adjusted can be manufactured.

前記第1の金属を選択的にエッチングする工程において、ハロゲンガスを励起したプラズマ環境下において前記第1の金属をエッチングすることもできる。この場合において、前記第2の金属はハロゲン化されるものであることが好ましい。
この製造方法によれば、第2の金属はハロゲン化されることで融点が下がるため、透明基板を延伸するために必要な温度及び引張応力を低減することができる。
なお、この製造方法においては、保護膜の形成方法として非プラズマ環境下での成膜法を用いることが好ましい。ハロゲン化した第2の金属が還元されるのを抑制するためである。
In the step of selectively etching the first metal, the first metal can be etched in a plasma environment in which a halogen gas is excited. In this case, the second metal is preferably halogenated.
According to this manufacturing method, since the melting point of the second metal is lowered by being halogenated, the temperature and tensile stress required for stretching the transparent substrate can be reduced.
In this manufacturing method, it is preferable to use a film forming method in a non-plasma environment as a method for forming the protective film. This is to suppress the reduction of the halogenated second metal.

前記金属複合膜を形成する工程において、前記第1の金属と前記第2の金属の混合物又は合金を真空成膜の蒸着源とすることもできる。
この製造方法によれば、第1の金属と第2の金属の混合物の割合に従って、第1の金属の粒子と第2の金属の粒子が透明基板上に付着されるため、透明基板上に第1の金属と第2の金属の割合が略均一な金属複合膜を形成することができる。
In the step of forming the metal composite film, a mixture or alloy of the first metal and the second metal may be used as a vacuum deposition source.
According to this manufacturing method, the first metal particles and the second metal particles adhere to the transparent substrate in accordance with the ratio of the mixture of the first metal and the second metal. A metal composite film in which the ratio of the first metal and the second metal is substantially uniform can be formed.

本発明の偏光素子の製造方法は、金属の粒子を透明基板上に付着させながら、金属化合物の粒子を該透明基板上に付着させることによって、金属複合膜を形成する工程と、前記金属化合物を選択的にエッチングする工程と、前記金属化合物がエッチングされた前記金属複合膜の上に保護膜を形成する工程と、前記透明基板が軟化する温度において前記透明基板を延伸することで、前記金属からなる形状異方性を有する粒子を形成する工程と、を有する。   The method for producing a polarizing element of the present invention comprises a step of forming a metal composite film by depositing metal compound particles on a transparent substrate while depositing metal particles on the transparent substrate; Selectively etching, forming a protective film on the metal composite film etched with the metal compound, and stretching the transparent substrate at a temperature at which the transparent substrate is softened. Forming particles having shape anisotropy.

金属の粒子を透明基板上に付着させながら、金属化合物の粒子を該透明基板上に付着させることによって、金属の粒子と金属化合物の粒子が透明基板の表面上において互いに混ざり合った金属複合膜を形成することができる。そして、この金属複合膜から金属化合物を選択的に除去することにより、金属の粒子が透明基板の表面上に略均一な大きさと間隔で配置された透明基板を得ることができる。その後、この透明基板を延伸することで金属からなる形状異方性を有する粒子が略均一な大きさと間隔で配置され、光学特性に優れた偏光素子を製造することができる。   A metal composite film in which metal particles and metal compound particles are mixed with each other on the surface of the transparent substrate by attaching metal compound particles on the transparent substrate while attaching metal particles on the transparent substrate. Can be formed. Then, by selectively removing the metal compound from the metal composite film, a transparent substrate in which metal particles are arranged on the surface of the transparent substrate with a substantially uniform size and interval can be obtained. Thereafter, by stretching this transparent substrate, particles having shape anisotropy made of metal are arranged at substantially uniform sizes and intervals, and a polarizing element having excellent optical characteristics can be manufactured.

また、金属の粒子は透明基板の表面上にのみ分布しているため、金属化合物をエッチングする工程中に金属がハロゲン化されたような場合であっても、還元処理を行うことによりハロゲン化した金属はすべて還元される。したがって、金属ハロゲン化物の残存による偏光素子の透過率低下を生じることはない。   Further, since the metal particles are distributed only on the surface of the transparent substrate, even when the metal is halogenated during the etching process of the metal compound, it is halogenated by performing the reduction treatment. All metals are reduced. Therefore, the transmittance of the polarizing element is not lowered due to the remaining metal halide.

また、金属複合膜を形成する2つの粒子は金属の粒子と金属化合物の粒子である。そのため、金属同士に比べて、それぞれの粒子の性質は大きく異なり、エッチングすることができる条件もそれぞれ異なるような場合が多い。したがって、より精度よく金属複合膜から金属化合物のみをエッチングすることが可能であり、金属の粒子がより均一な大きさと間隔で面上に配置された透明基板を得ることができる。その後、この透明基板を延伸することで形状異方性を有する金属の粒子が均一な大きさと間隔で配置され、光学特性に優れた偏光素子を製造することができる。   The two particles forming the metal composite film are a metal particle and a metal compound particle. Therefore, compared to metals, the properties of each particle are greatly different, and the conditions for etching are often different. Therefore, it is possible to etch only the metal compound from the metal composite film with higher accuracy, and it is possible to obtain a transparent substrate in which metal particles are arranged on the surface with a more uniform size and interval. Thereafter, by stretching the transparent substrate, metal particles having shape anisotropy are arranged at uniform sizes and intervals, and a polarizing element having excellent optical characteristics can be manufactured.

前記金属化合物を選択的にエッチングする工程において、ハロゲンガスを励起したプラズマ環境下において前記金属化合物をエッチングすることもできる。この場合において、前記金属はハロゲン化されるものであることが好ましい。   In the step of selectively etching the metal compound, the metal compound may be etched in a plasma environment in which a halogen gas is excited. In this case, the metal is preferably halogenated.

本発明の偏光素子の製造方法は、金属の粒子を透明基板上に付着させながら、透明材料からなる金属化合物の粒子を該透明基板上に付着させることによって、金属複合膜を形成する工程と、前記金属複合膜の上に保護膜を形成する工程と、前記透明基板が軟化する温度において前記透明基板を延伸することで、前記金属からなる形状異方性を有する粒子を形成する工程と、を有する。   The manufacturing method of the polarizing element of the present invention includes a step of forming a metal composite film by attaching metal compound particles made of a transparent material on the transparent substrate while attaching metal particles on the transparent substrate; Forming a protective film on the metal composite film, and forming the particles having shape anisotropy made of the metal by stretching the transparent substrate at a temperature at which the transparent substrate is softened. Have.

この製造方法によれば、金属複合膜における金属化合物の粒子が付着した部分は透明となるため、金属化合物の粒子を除去せずとも、製造される偏光素子の光学特性に影響を与えることがない。したがって、金属複合膜から金属化合物を選択的に除去する必要がなく、エッチング工程を行う手間を省くことができる。   According to this manufacturing method, the portion of the metal composite film to which the metal compound particles are attached becomes transparent, and thus the optical characteristics of the manufactured polarizing element are not affected without removing the metal compound particles. . Therefore, it is not necessary to selectively remove the metal compound from the metal composite film, and the labor for performing the etching process can be saved.

また、本発明の偏光素子の製造方法においては、前記金属がハロゲン化される工程を有することもできる。   Moreover, in the manufacturing method of the polarizing element of this invention, it can also have the process by which the said metal is halogenated.

これらの製造方法によれば、金属はハロゲン化されることで融点が下がるため、透明基板を延伸するために必要な温度及び引張応力を低減することができる。
なお、これらの製造方法においては、保護膜の形成方法として非プラズマ環境下での成膜法を用いることが好ましい。ハロゲン化された金属が還元されるのを抑制するためである。
According to these manufacturing methods, since the melting point of the metal is lowered by being halogenated, the temperature and tensile stress required for stretching the transparent substrate can be reduced.
In these manufacturing methods, it is preferable to use a film forming method in a non-plasma environment as a method for forming the protective film. This is to suppress the reduction of the halogenated metal.

前記金属複合膜を形成する工程において、前記金属と前記金属化合物の割合を変えることにより、前記形状異方性を有する金属からなる粒子の密度を調整することもできる。その結果、形状異方性を有する金属からなる粒子の間隔を任意に変更できるため、光の透過率と吸収率を任意に調整した偏光素子を製造することができる。   In the step of forming the metal composite film, the density of the particles made of the metal having the shape anisotropy can be adjusted by changing the ratio of the metal and the metal compound. As a result, since the interval between the particles made of metal having shape anisotropy can be arbitrarily changed, a polarizing element in which the light transmittance and absorptance are arbitrarily adjusted can be manufactured.

第1実施形態の偏光素子の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the polarizing element of 1st Embodiment. 第1実施形態の金属複合膜の形成方法を示す図。The figure which shows the formation method of the metal composite film of 1st Embodiment. 透明基板に付着する第1の金属の粒子と第2の金属の粒子の割合を変更した場合を示す図。The figure which shows the case where the ratio of the particle | grains of the 1st metal and 2nd metal adhering to a transparent substrate is changed. 透明基板の平面構成を示す図。The figure which shows the planar structure of a transparent substrate. 第2実施形態の偏光素子の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the polarizing element of 2nd Embodiment. 第2実施形態の金属複合膜の形成方法を示す図。The figure which shows the formation method of the metal composite film of 2nd Embodiment. 第2実施形態の変形例の偏光素子の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the polarizing element of the modification of 2nd Embodiment. 第2実施形態の金属複合膜の形成工程の検証実験結果を示す図。The figure which shows the verification experiment result of the formation process of the metal composite film of 2nd Embodiment.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The scope of the present invention is not limited to the following embodiment, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, the actual structure may be different from the scale, number, or the like in each structure.

[第1実施形態]
まず、第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の偏光素子の製造方法を示す図である。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a polarizing element of this embodiment.

本実施形態の偏光素子の製造方法は、図1に示すように、金属複合膜形成工程S11と、エッチング工程S12と、保護膜形成工程S13と、延伸工程S14と、還元工程S15と、を有する。
下記各工程の詳細な説明は、後段に示す第1の金属をAl、第2の金属をAgとした場合を例示するものである。
As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the polarizing element of this embodiment includes a metal composite film forming step S11, an etching step S12, a protective film forming step S13, a stretching step S14, and a reducing step S15. .
The following detailed description of each step exemplifies a case where the first metal shown in the latter stage is Al and the second metal is Ag.

金属複合膜形成工程S11は、図1(a)に示すように、透明基板10の表面上に第1の金属の粒子11aと第2の金属の粒子11bを付着させ、金属複合膜11を形成する工程である。
透明基板10としては、特に限定されず、公知のいかなる透明基板も用いることができる。これは本実施形態の偏光素子の製造方法では、透明基板中に金属ハロゲン化物を析出させたり、透明基板の表面にイオン交換により金属イオンを導入したりする必要がなく、金属複合膜11を形成可能なものであればよいからである。具体的には、石英ガラス、ソーダライムガラス、サファイアガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等、偏光素子の用途に応じて種々の透明基板を用いることができる。
In the metal composite film forming step S11, as shown in FIG. 1A, the first metal particles 11a and the second metal particles 11b are attached on the surface of the transparent substrate 10 to form the metal composite film 11. It is a process to do.
The transparent substrate 10 is not particularly limited, and any known transparent substrate can be used. In the manufacturing method of the polarizing element of this embodiment, it is not necessary to deposit a metal halide in the transparent substrate or introduce metal ions into the surface of the transparent substrate by ion exchange, thereby forming the metal composite film 11. This is because it may be possible. Specifically, various transparent substrates, such as quartz glass, soda lime glass, sapphire glass, borosilicate glass, and aluminoborosilicate glass, can be used.

金属複合膜11は、複数の第1の金属の粒子11aと複数の第2の金属の粒子11bとを含む。第1の金属の粒子11aは、後段で説明する金属複合膜形成工程S11において、蒸着源から透明基板10の表面に飛来する第1の金属を含む複数の金属粒子が互いに凝集してなる粒子である。第2の金属の粒子11bは、後段で説明する金属複合膜形成工程S11において、蒸着源から透明基板10の表面に飛来する第2の金属を含む複数の金属粒子が互いに凝集してなる粒子である。複数の第1の金属の粒子11a各々は微小かつ略均一な大きさを有し、複数の第2の金属の粒子11b各々は微小かつ略均一な大きさを有する。複数の第1の金属の粒子11aと複数の第2の金属の粒子11bとは、透明基板10の表面上において互いに混ざり合うように透明基板10の表面に付着している。金属複合膜11が形成された透明基板10の表面はほとんど露出しておらず、複数の第1の金属の粒子11aと複数の第2の金属の粒子11bとが同一平面上に敷き詰められている。   The metal composite film 11 includes a plurality of first metal particles 11a and a plurality of second metal particles 11b. The first metal particles 11a are particles formed by aggregating a plurality of metal particles including the first metal flying from the vapor deposition source onto the surface of the transparent substrate 10 in the metal composite film forming step S11 described later. is there. The second metal particle 11b is a particle formed by aggregating a plurality of metal particles including the second metal flying from the vapor deposition source onto the surface of the transparent substrate 10 in the metal composite film forming step S11 described later. is there. Each of the plurality of first metal particles 11a has a minute and substantially uniform size, and each of the plurality of second metal particles 11b has a minute and substantially uniform size. The plurality of first metal particles 11 a and the plurality of second metal particles 11 b are attached to the surface of the transparent substrate 10 so as to be mixed with each other on the surface of the transparent substrate 10. The surface of the transparent substrate 10 on which the metal composite film 11 is formed is hardly exposed, and a plurality of first metal particles 11a and a plurality of second metal particles 11b are spread on the same plane. .

金属複合膜11は、第1の金属の粒子11aと第2の金属の粒子11bとが膜厚方向に積層されない、実質的に1層からなる膜であることが好ましい。透明基板10の表面上に付着した第1の金属の粒子11aの上に第2の金属の粒子11bが積層すると、後段のエッチング工程S12において、第1の金属を完全には除去しきれないことが考えられるためである。また、第1の金属を完全に除去しきれたとしても、第2の金属の粒子11bがどのような状態で透明基板10の表面上に残留するか予測できず、形状や分布が均一でなくなることも考えられるためである。   The metal composite film 11 is preferably a substantially one-layer film in which the first metal particles 11a and the second metal particles 11b are not stacked in the film thickness direction. When the second metal particles 11b are stacked on the first metal particles 11a attached on the surface of the transparent substrate 10, the first metal cannot be completely removed in the subsequent etching step S12. This is because of this. Even if the first metal is completely removed, it is impossible to predict in what state the second metal particles 11b will remain on the surface of the transparent substrate 10, and the shape and distribution will not be uniform. This is also possible.

金属複合膜形成工程S11において、透明基板10の表面上に付着した多数の金属粒子は、一の金属を含む金属粒子同士で凝集することにより大きくなる。しかし、一の金属を含む複数の金属粒子を透明基板10の表面上に付着させながら、他の金属を含む複数の金属粒子を透明基板10の表面上に付着させることにより、一の金属を含む金属粒子の成長は、同様に凝集する他の金属を含む金属粒子によって阻害される。これにより、凝集する金属粒子の大きさが微小なものに抑えられ、透明基板10の表面が露出する領域がなくなったところで各金属粒子の凝集は止まる。その結果、それぞれ微小かつ略均一な大きさ(10〜40nm程度)の第1の金属の粒子11aと第2の金属の粒子11bが透明基板10の表面上に略均一な間隔で敷き詰められた金属複合膜11が形成される。   In the metal composite film forming step S <b> 11, a large number of metal particles attached on the surface of the transparent substrate 10 become larger by agglomerating metal particles containing one metal. However, by attaching a plurality of metal particles containing one metal on the surface of the transparent substrate 10 while attaching a plurality of metal particles containing one metal on the surface of the transparent substrate 10, the one metal is contained. Metal particle growth is inhibited by metal particles containing other metals that also aggregate. As a result, the size of the aggregated metal particles is suppressed to a minute size, and the aggregation of the metal particles stops when there is no region where the surface of the transparent substrate 10 is exposed. As a result, a metal in which the first metal particles 11a and the second metal particles 11b each having a minute and substantially uniform size (about 10 to 40 nm) are spread on the surface of the transparent substrate 10 at substantially uniform intervals. A composite film 11 is formed.

なお、一の金属を含む複数の金属粒子と他の金属を含む複数の金属粒子を順次付着させた場合、先に付着させた複数の金属粒子が凝集して膜を形成してしまい、後に付着させる複数の金属粒子は先に付着させた複数の金属粒子からなる膜の上に積層して付着することとなる。そのため、複数の第1の金属の粒子11aと複数の第2の金属の粒子11bとが透明基板10の表面上において互いに混ざり合った金属複合膜11を形成することができない。   In addition, when a plurality of metal particles including one metal and a plurality of metal particles including another metal are sequentially attached, the plurality of metal particles previously attached aggregate to form a film, and are attached later. The plurality of metal particles to be deposited are stacked and attached on the film composed of the plurality of metal particles previously attached. Therefore, the metal composite film 11 in which the plurality of first metal particles 11 a and the plurality of second metal particles 11 b are mixed with each other on the surface of the transparent substrate 10 cannot be formed.

金属複合膜11の形成方法は、上記の条件を満たす方法であれば特に限定されず、気相法、液相法のいずれであってもよい。気相法を用いる場合に、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれであってもよい。物理蒸着法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等が選択できる。   The method for forming the metal composite film 11 is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions, and may be either a gas phase method or a liquid phase method. When using a vapor phase method, either physical vapor deposition or chemical vapor deposition may be used. As the physical vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or the like can be selected.

図2は金属複合膜形成工程S11において、真空蒸着法を用いた場合の金属複合膜形成方法を示す図である。
図2(a)に示すように、真空チャンバー200内に、透明基板10、第1の金属からなる蒸着源21a、第2の金属からなる蒸着源21bが設置されている。また、蒸着源21aと蒸着源21bとを配置する代わりに、図2(b)に示すように、第1の金属と第2の金属の混合物又は合金からなる蒸着源21cを配置してもよい。また、図2の各図に示すように、透明基板10は、基板ホルダー20に固定されている。各蒸着源は、透明基板10の金属複合膜11が形成される面に対向する位置に設置されている。
FIG. 2 is a diagram showing a metal composite film forming method in the case of using a vacuum deposition method in the metal composite film forming step S11.
As shown in FIG. 2A, a transparent substrate 10, a vapor deposition source 21a made of a first metal, and a vapor deposition source 21b made of a second metal are installed in a vacuum chamber 200. Further, instead of arranging the vapor deposition source 21a and the vapor deposition source 21b, as shown in FIG. 2B, a vapor deposition source 21c made of a mixture or alloy of the first metal and the second metal may be arranged. . Further, as shown in each drawing of FIG. 2, the transparent substrate 10 is fixed to the substrate holder 20. Each vapor deposition source is installed at a position facing the surface of the transparent substrate 10 on which the metal composite film 11 is formed.

なお、透明基板10の表面上において複数の第1の金属の粒子11aと複数の第2の金属の粒子11bが互いに略均一に混ざり合った状態で金属複合膜11を形成するために、各蒸着源は透明基板10から十分な距離をあけた位置に設置することが好ましい。   In order to form the metal composite film 11 in a state where the plurality of first metal particles 11a and the plurality of second metal particles 11b are substantially uniformly mixed with each other on the surface of the transparent substrate 10, each deposition is performed. It is preferable that the source is installed at a position at a sufficient distance from the transparent substrate 10.

内部を真空ポンプで真空状態とした真空チャンバー200内で、蒸着源を加熱し、蒸発させることで金属の粒子を飛ばし、透明基板10の表面に付着させることで金属複合膜11を形成する。   The metal composite film 11 is formed by heating and evaporating a vapor deposition source in a vacuum chamber 200 whose inside is evacuated by a vacuum pump to cause metal particles to fly and adhere to the surface of the transparent substrate 10.

蒸着源の加熱方法としては、選択した蒸着源を真空状態で蒸発できる方法であれば特に限定されず、例えば、抵抗加熱法、電子ビーム加熱法、高周波誘導加熱法などを選択できる。   The method for heating the vapor deposition source is not particularly limited as long as the selected vapor deposition source can be evaporated in a vacuum state.

真空蒸着法により金属複合膜11を形成する場合、図2(a)に示すように、第1の金属からなる蒸着源21aと第2の金属からなる蒸着源21bを同時に加熱し、透明基板10の表面上に第1の金属の粒子11aと第2の金属の粒子11bを付着させる同時成膜法と、図2(b)に示すように、第1の金属と第2の金属の混合物又は合金からなる蒸着源21cを用いる混合物成膜法が選択できる。   When the metal composite film 11 is formed by the vacuum evaporation method, as shown in FIG. 2A, the vapor deposition source 21a made of the first metal and the vapor deposition source 21b made of the second metal are simultaneously heated to form the transparent substrate 10. A simultaneous film-forming method in which the first metal particles 11a and the second metal particles 11b are deposited on the surface of the substrate, and a mixture of the first metal and the second metal, as shown in FIG. A mixture film forming method using an evaporation source 21c made of an alloy can be selected.

金属複合膜形成方法として、図2(a)に示す同時成膜法を用いる場合においては、第1の金属からなる蒸着源21aと、第2の金属からなる蒸着源21bとに加える熱量をそれぞれ変えることにより、第1の金属と第2の金属との間で単位時間あたりに蒸発する金属粒子の量を変えることができる。すなわち、蒸着源の加熱量を増やした場合には蒸発する金属粒子の量も増え、蒸着源の加熱量を減らした場合には蒸発する金属粒子の量も減る。これにより、透明基板10の表面に付着する第1の金属と第2の金属の割合を調整することができる。   In the case of using the simultaneous film forming method shown in FIG. 2A as the metal composite film forming method, the amount of heat applied to the vapor deposition source 21a made of the first metal and the vapor deposition source 21b made of the second metal is respectively determined. By changing the amount, the amount of metal particles evaporated per unit time can be changed between the first metal and the second metal. That is, when the heating amount of the vapor deposition source is increased, the amount of metal particles that evaporate also increases, and when the heating amount of the vapor deposition source is decreased, the amount of metal particles that evaporate also decreases. Thereby, the ratio of the 1st metal and 2nd metal adhering to the surface of the transparent substrate 10 can be adjusted.

金属複合膜形成方法として、図2(b)に示す混合物成膜法を用いる場合においては、第1の金属と第2の金属の混合物又は合金からなる蒸着源21cの混合比率又は合金比率を任意に選択することで、単位時間あたりに蒸発する第1の金属を含む金属粒子と第2の金属を含む金属粒子の量の割合を変えることができる。これにより、透明基板10の表面に付着する第1の金属と第2の金属の割合を調整することができる。   In the case of using the mixture film forming method shown in FIG. 2B as the metal composite film forming method, the mixing ratio or alloy ratio of the vapor deposition source 21c made of the mixture or alloy of the first metal and the second metal is arbitrarily set. By selecting the above, it is possible to change the ratio of the amount of the metal particles including the first metal and the metal particles including the second metal that are evaporated per unit time. Thereby, the ratio of the 1st metal and 2nd metal adhering to the surface of the transparent substrate 10 can be adjusted.

図3は、金属複合膜形成工程S11において、透明基板10の表面に付着する第1の金属と第2の金属の割合を変化させた場合を模式的に示した図である。透明基板10の表面上に付着する、Alからなる第1の金属と、Agからなる第2の金属の割合をそれぞれ、Al:Ag=1:1とした場合(図3(a))と、Al:Ag=3:1とした場合(図3(b))が示されている。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a case where the ratio of the first metal and the second metal adhering to the surface of the transparent substrate 10 is changed in the metal composite film forming step S11. When the ratio of the first metal composed of Al and the second metal composed of Ag adhering to the surface of the transparent substrate 10 is Al: Ag = 1: 1 (FIG. 3A), The case where Al: Ag = 3: 1 (FIG. 3B) is shown.

例えば、図2(a)示す同時成膜法を用いて、図3(b)に示すような金属複合膜11を形成する場合においては、第1の金属からなる蒸着源21a(Al)から蒸発する金属粒子の量が、第2の金属からなる蒸着源21b(Ag)から蒸発する金属粒子の量に比べて3倍多くなるように、第1の金属からなる蒸着源21aに加える熱量を増やせばよい。   For example, when the metal composite film 11 as shown in FIG. 3B is formed by using the simultaneous film forming method shown in FIG. 2A, evaporation is performed from the vapor deposition source 21a (Al) made of the first metal. The amount of heat applied to the first metal deposition source 21a can be increased so that the amount of the metal particles to be generated is three times larger than the amount of metal particles evaporated from the second metal deposition source 21b (Ag). That's fine.

例えば、図2(b)に示す混合物成膜法を用いて、図3(b)に示すような金属複合膜11を形成する場合においては、第1の金属(Al)と第2の金属(Ag)の混合比率又は合金比率が3:1であるような、第1の金属と第2の金属の混合物又は合金からなる蒸着源21cを用いればよい。   For example, when the metal composite film 11 as shown in FIG. 3B is formed using the mixture film forming method shown in FIG. 2B, the first metal (Al) and the second metal ( A vapor deposition source 21c made of a mixture or alloy of the first metal and the second metal such that the mixing ratio or alloy ratio of Ag) is 3: 1 may be used.

次に、エッチング工程S12では、図1(b)に示すように、金属複合膜11から第1の金属(Al)を選択的に除去する(選択的にエッチングする)。
エッチング方法としては、金属複合膜11に含まれる第1の金属を選択的に除去できれば特に限定されず、ドライエッチングとウエットエッチングのいずれも用いることができる。
Next, in the etching step S12, as shown in FIG. 1B, the first metal (Al) is selectively removed from the metal composite film 11 (selectively etched).
The etching method is not particularly limited as long as the first metal contained in the metal composite film 11 can be selectively removed, and either dry etching or wet etching can be used.

本実施形態の場合には、ドライエッチングとしてCl系ガス(Cl、BCl等)のプラズマに金属複合膜11を曝すプラズマエッチングが選択できる。これにより、Alからなる第1の金属はAlClxとなって気化するため金属複合膜11から除去することができる。一方、Agからなる第2の金属はAgClxとなって透明基板10の表面上に残留する。したがって、該エッチング方法によりAlからなる第1の金属の選択的除去が可能である。また、Agからなる第2の金属がハロゲン化されAgClxとなることで、後段の延伸工程S14において必要となる透明基板10の加熱温度を下げることができる。そのため、エッチング工程S12においては、第1の金属の除去と同時に第2の金属をハロゲン化できるエッチング方法を選択することが好ましい。 In the present embodiment, plasma etching in which the metal composite film 11 is exposed to plasma of a Cl-based gas (Cl 2 , BCl 3, etc.) can be selected as dry etching. Thereby, the first metal made of Al is vaporized as AlClx, and therefore can be removed from the metal composite film 11. On the other hand, the second metal made of Ag becomes AgClx and remains on the surface of the transparent substrate 10. Therefore, the first metal made of Al can be selectively removed by the etching method. Further, the second metal composed of Ag is halogenated to become AgClx, whereby the heating temperature of the transparent substrate 10 required in the subsequent stretching step S14 can be lowered. Therefore, in the etching step S12, it is preferable to select an etching method that can halogenate the second metal simultaneously with the removal of the first metal.

図4(a)は、エッチング工程S12後の透明基板10の表面を示す平面図である。図4(a)に示すように、エッチング工程S12により、第1の金属は選択的に除去され、透明基板10の表面が露出した領域10aが形成される。これにより、第2の金属のハロゲン化物である複数の島状粒子12aが透明基板10の表面上に残留し、島状膜12が形成される。   FIG. 4A is a plan view showing the surface of the transparent substrate 10 after the etching step S12. As shown in FIG. 4A, the first metal is selectively removed by the etching step S12, and a region 10a where the surface of the transparent substrate 10 is exposed is formed. As a result, the plurality of island-shaped particles 12a, which are halides of the second metal, remain on the surface of the transparent substrate 10, and the island-shaped film 12 is formed.

金属複合膜11は、同一平面上に略均一に分布する微小かつ略均一な大きさの第1の金属の粒子11aと第2の金属の粒子11bからなるため、第1の金属を選択的に除去することで形成される島状膜12は、構成粒子(島状粒子12a)の大きさ、分布の均一性がすぐれたものとなる。   The metal composite film 11 is composed of the first metal particles 11a and the second metal particles 11b having a minute and substantially uniform size distributed substantially uniformly on the same plane. Therefore, the first metal is selectively used. The island-like film 12 formed by the removal has excellent uniformity in the size and distribution of the constituent particles (island-like particles 12a).

金属複合膜形成工程S11において、透明基板10の表面に付着する第1の金属と第2の金属の割合を変化させることにより、透明基板10の表面上に領域10aを介して配置される島状粒子12aの分布密度を調整できる。すなわち、第1の金属の割合が多いほど、エッチング工程S12において除去されずに透明基板10の表面上に残留する第2の金属の粒子11bが少なくなる。その結果、後段の延伸工程S14で形成される形状異方性粒子12bの分布密度を調整することができる。   In the metal composite film forming step S <b> 11, by changing the ratio of the first metal and the second metal adhering to the surface of the transparent substrate 10, the island shape disposed on the surface of the transparent substrate 10 via the region 10 a. The distribution density of the particles 12a can be adjusted. That is, the larger the proportion of the first metal, the smaller the number of second metal particles 11b remaining on the surface of the transparent substrate 10 without being removed in the etching step S12. As a result, the distribution density of the shape anisotropic particles 12b formed in the subsequent stretching step S14 can be adjusted.

次に、保護膜形成工程S13では、図1(c)に示すように、島状膜12を覆うようにして保護膜13が形成される。
保護膜13の材質は、透明な被膜を形成可能であり、後段の延伸工程S14における加熱温度に耐えるものであれば特に限定されない。例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物、チタン酸化物やジルコニウム酸化物などを用いることができる。透明基板10としてガラスを選択する場合、成分が共通するシリコン酸化物を用いることが好ましい。
Next, in protective film formation process S13, as shown in FIG.1 (c), the protective film 13 is formed so that the island-shaped film 12 may be covered.
The material of the protective film 13 is not particularly limited as long as it can form a transparent film and can withstand the heating temperature in the subsequent stretching step S14. For example, silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, zirconium oxide, or the like can be used. When glass is selected as the transparent substrate 10, it is preferable to use silicon oxide having a common component.

保護膜13の成膜方法は、上記の被膜を形成できる方法であれば特に限定されないが、エッチング工程S12において形成されたAgClxからなる島状粒子12aが還元されることを抑制するために、島状膜12をプラズマに曝さない成膜方法(非プラズマ環境下の成膜方法)が好ましい。非プラズマ環境下での成膜方法としては、気相法、液相法のいずれも用いることができる。金属ハロゲン化物からなる島状粒子12aが還元されなければ、プラズマ環境下での成膜方法であってもよい。   The method for forming the protective film 13 is not particularly limited as long as it is a method capable of forming the above-described film. However, in order to prevent the island-like particles 12a made of AgClx formed in the etching step S12 from being reduced, A film forming method that does not expose the film 12 to plasma (film forming method in a non-plasma environment) is preferable. As a film formation method in a non-plasma environment, either a vapor phase method or a liquid phase method can be used. If the island-shaped particles 12a made of metal halide are not reduced, a film forming method in a plasma environment may be used.

保護膜13を非プラズマ環境下において気相法で形成する場合、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれを用いてもよい。物理蒸着法としては、真空蒸着法を挙げることができる。真空蒸着法としては、加熱蒸着法、電子蒸着法のいずれも用いることができる。また化学蒸着法としては、熱CVDや光CVDを用いることができる。   When the protective film 13 is formed by a vapor phase method in a non-plasma environment, either physical vapor deposition or chemical vapor deposition may be used. An example of the physical vapor deposition method is a vacuum vapor deposition method. As the vacuum vapor deposition method, either a heat vapor deposition method or an electron vapor deposition method can be used. As the chemical vapor deposition method, thermal CVD or photo CVD can be used.

保護膜13を非プラズマ環境下において液相法で形成する場合、例えばポリシラザンやポリヒドリドシランなどのシリコン系高分子化合物を含むSOG(Spin On Glass)材料を、スピンコート法、スプレーコート法、スリットコート法、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、液対噴射法などにより塗布し、これを焼成する方法を用いることができる。   When the protective film 13 is formed by a liquid phase method in a non-plasma environment, for example, an SOG (Spin On Glass) material containing a silicon-based polymer compound such as polysilazane or polyhydridosilane is applied to a spin coat method, a spray coat method, a slit. A coating method, a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a liquid-to-jet method, or the like can be applied, and a method of firing this can be used.

保護膜13の膜厚は、特に限定されないが、例えば保護膜13をシリコン酸化膜で形成する場合には、100nm〜500nmの範囲が好ましい。保護膜13が薄すぎる場合、後段の延伸工程S14において保護膜13が破断し、島状粒子12aが露出する可能性がある。一方、保護膜13を厚くするほど保護膜中で発生する内部応力が大きくなり、保護膜自体の膜剥がれが生じる。そのため、保護膜13の膜厚は、保護性能を得られる範囲であればよい。   Although the film thickness of the protective film 13 is not specifically limited, For example, when forming the protective film 13 with a silicon oxide film, the range of 100 nm-500 nm is preferable. When the protective film 13 is too thin, the protective film 13 may be broken in the subsequent stretching step S14, and the island-shaped particles 12a may be exposed. On the other hand, the thicker the protective film 13, the greater the internal stress generated in the protective film, causing the protective film itself to peel off. Therefore, the film thickness of the protective film 13 should just be a range which can obtain protective performance.

次に、延伸工程S14では、図1(d)に示すように、透明基板10が軟化する温度において、透明基板10を、島状粒子12aが付着している透明基板10の面と平行な方向に引き延ばす(延伸させる)。引き延ばす方法としては、透明基板10を面と平行な方向に引っ張る延伸処理であってもよく、圧力により薄く延ばす圧延処理であってもよい。延伸工程S14における加熱温度は透明基板10や島状粒子12aの材質に応じて設定される。本実施形態の場合、透明基板10を溶解させることなく軟化させることができ、かつ島状粒子12aを引き延ばすことができる温度とされる。   Next, in the stretching step S14, as shown in FIG. 1D, at a temperature at which the transparent substrate 10 is softened, the transparent substrate 10 is parallel to the surface of the transparent substrate 10 to which the island-shaped particles 12a are attached. Is stretched (stretched). The stretching method may be a stretching process in which the transparent substrate 10 is pulled in a direction parallel to the surface, or may be a rolling process in which the transparent substrate 10 is thinly stretched by pressure. The heating temperature in the stretching step S14 is set according to the material of the transparent substrate 10 and the island-shaped particles 12a. In the case of the present embodiment, the temperature is set so that the transparent substrate 10 can be softened without being dissolved and the island-shaped particles 12a can be extended.

延伸工程S14により、透明基板10は延伸方向に引き延ばされるとともに薄く加工される。また、透明基板10の表面上の島状粒子12aも延伸方向に引き延ばされ、図4(b)に示すように、透明基板10の表面上で延伸方向(図示左右方向)に配向した多数の形状異方性粒子12bとなる。形状異方性粒子12bは形状異方性を有し、アスペクト比が例えば5以上の細長い形状である。例えば、幅3〜10nm、長さ15〜50nm程度の大きさである。また、図1(d)に示すように、島状粒子12aを覆っている保護膜13も透明基板10とともに薄く引き延ばされ、形状異方性粒子12bを覆う保護膜となる。   By the stretching step S14, the transparent substrate 10 is stretched in the stretching direction and processed to be thin. In addition, the island-shaped particles 12a on the surface of the transparent substrate 10 are also stretched in the stretching direction, and as shown in FIG. The shape anisotropic particles 12b are obtained. The shape anisotropic particles 12b have shape anisotropy and have an elongated shape with an aspect ratio of, for example, 5 or more. For example, the width is about 3 to 10 nm and the length is about 15 to 50 nm. Further, as shown in FIG. 1D, the protective film 13 covering the island-shaped particles 12a is also thinly stretched together with the transparent substrate 10, and becomes a protective film covering the shape anisotropic particles 12b.

延伸工程S14により形成される複数の形状異方性粒子12bの間の領域には、図4(a)に示した領域10aが引き延ばされることによって、細長いスリット状の領域10bが形成される。このスリット状の領域10bの大きさは、島状粒子12aの形成密度により変化するが、幅3〜10nm、長さ15〜50nm程度である。   In the region between the plurality of shape anisotropic particles 12b formed by the stretching step S14, the region 10a shown in FIG. 4A is extended to form an elongated slit-shaped region 10b. The size of the slit-shaped region 10b varies depending on the formation density of the island-shaped particles 12a, but is about 3 to 10 nm in width and about 15 to 50 nm in length.

次に、還元工程S15では、図1(e)に示すように、透明基板10の表面上に形成されたAgClxからなる形状異方性粒子12bが、還元性雰囲気中で熱処理されることによりAgに還元され、形状異方性金属粒子12cとなる。形状異方性金属粒子12cも形状異方性粒子12bと同様な形状異方性を有する。化学的な還元表面層を発達せしめるのに十分な期間にわたり、約250℃より高いが、ガラスのアニール点からは約25℃は高くない温度の還元雰囲気に曝露する。本実施形態では、形状異方性粒子12bは透明基板10の表面上で保護膜13に覆われているため、保護膜13の膜厚以上の還元表面層が生じる程度の時間、還元熱処理を行えばよい。   Next, in the reduction step S15, as shown in FIG. 1E, the shape anisotropic particles 12b made of AgClx formed on the surface of the transparent substrate 10 are heat-treated in a reducing atmosphere to form Ag. To form shape anisotropic metal particles 12c. The shape anisotropic metal particles 12c have the same shape anisotropy as the shape anisotropic particles 12b. For a period sufficient to develop a chemically reduced surface layer, the glass is exposed to a reducing atmosphere at a temperature higher than about 250 ° C., but not higher than about 25 ° C. from the glass annealing point. In the present embodiment, since the shape anisotropic particles 12b are covered with the protective film 13 on the surface of the transparent substrate 10, the reduction heat treatment is performed for a time period in which a reduced surface layer having a thickness equal to or larger than the thickness of the protective film 13 is generated. Just do it.

還元性雰囲気としては、水素ガスを用いることが効率的である。アンモニア分解ガス、COとCOの混合物等の他の既知の還元性雰囲気を用いてもよい。 It is efficient to use hydrogen gas as the reducing atmosphere. Other known reducing atmospheres such as ammonia cracked gas, a mixture of CO 2 and CO may be used.

以上の工程により、透明基板10の表面上に、基板面内の一方向に配向した多数の形状異方性金属粒子12cがスリット状の領域10b(図4(b)参照)を介して配列された偏光素子100を製造することができる。   Through the above steps, a large number of shape anisotropic metal particles 12c oriented in one direction within the substrate surface are arranged on the surface of the transparent substrate 10 via the slit-shaped region 10b (see FIG. 4B). The polarizing element 100 can be manufactured.

本実施形態の製造方法により製造される偏光素子100は、可視光の波長よりも狭い幅を有する形状異方性金属粒子12cが狭ピッチで配列されていることにより、透過光を所定の振動方向の直線偏光に分離する機能を奏する光学素子として用いることができる。   In the polarizing element 100 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, the shape anisotropic metal particles 12c having a width narrower than the wavelength of visible light are arranged at a narrow pitch, whereby transmitted light is transmitted in a predetermined vibration direction. It can be used as an optical element having a function of separating into linearly polarized light.

また、従来の偏光ガラスでは、形状異方性を有する金属粒子の配置密度は1μmあたり20本以下程度であったため、高い偏光分離特性を得るためには、形状異方性を有する金属粒子をガラス基板の厚さ方向に広く分布させる必要があった。これに対して本実施形態の偏光素子では、形状異方性金属粒子12cは、透明基板10の表面上に高密度で配置されているため、任意の厚さの透明基板10を用いることができ、薄型の偏光素子とすることも容易である。 In addition, in the conventional polarizing glass, the arrangement density of the metal particles having shape anisotropy was about 20 or less per 1 μm 3, so in order to obtain high polarization separation characteristics, the metal particles having shape anisotropy were used. It was necessary to distribute widely in the thickness direction of the glass substrate. On the other hand, in the polarizing element of this embodiment, since the shape anisotropic metal particles 12c are arranged at a high density on the surface of the transparent substrate 10, the transparent substrate 10 having an arbitrary thickness can be used. It is also easy to make a thin polarizing element.

以上に詳細に説明した本実施形態の製造方法によれば、金属複合膜形成工程S11において、複数の第1の金属の粒子11aを透明基板10の表面上に付着させながら、第2の金属の粒子11bを透明基板10の表面上に付着させることで、微小かつ略均一な大きさの複数の第1の金属の粒子11aと複数の第2の金属の粒子11bとが、同一平面上において互いに混ざり合うように略均一に分布して敷き詰められた金属複合膜11が形成される。そして、エッチング工程S12において、第1の金属が選択的に除去され、第2の金属のハロゲン化物からなる島状粒子12aが透明基板10の表面上に略均一かつ島状に分布する島状膜12が形成される。その後、保護膜形成工程S13、延伸工程S14、及び還元工程S15を経ることで、島状粒子12aは形状異方性金属粒子12cとなる。その結果、複数の形状異方性金属粒子12cは大きさが略均一であり、かつ透明基板10の表面上に略均一な間隔で高密度に配置されるため、従来に比べ、光学特性に優れた均一な偏光素子を簡便に製造することが可能となる。   According to the manufacturing method of the present embodiment described in detail above, in the metal composite film forming step S11, while the plurality of first metal particles 11a are adhered on the surface of the transparent substrate 10, the second metal By attaching the particles 11b on the surface of the transparent substrate 10, a plurality of first metal particles 11a and a plurality of second metal particles 11b having a minute and substantially uniform size are mutually connected on the same plane. A metal composite film 11 is formed which is distributed and spread almost uniformly so as to be mixed. Then, in the etching step S12, the first metal is selectively removed, and the island-like particles 12a made of the halide of the second metal are distributed substantially uniformly and in an island shape on the surface of the transparent substrate 10. 12 is formed. Thereafter, the island-shaped particles 12a become the shape anisotropic metal particles 12c through the protective film forming step S13, the stretching step S14, and the reducing step S15. As a result, the plurality of shape-anisotropic metal particles 12c are substantially uniform in size and are arranged at high density on the surface of the transparent substrate 10 at substantially uniform intervals. It is possible to easily manufacture a uniform polarizing element.

また本実施形態の製造方法によれば、形状異方性粒子12bは透明基板10の表面上に形成されるため、還元工程S15において保護膜13の膜厚以上の還元表面層が生じるような条件にすることで、第2の金属のハロゲン化物からなる形状異方性粒子12bを確実に還元することができる。したがって、従来の偏光ガラスのようにガラス基板内部に金属ハロゲン化物が残留することによる透過率の低下を引き起こすことはない。   Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, since the shape anisotropic particles 12b are formed on the surface of the transparent substrate 10, the reduction surface layer having a thickness equal to or larger than the thickness of the protective film 13 is generated in the reduction step S15. By doing so, the shape anisotropic particles 12b made of the halide of the second metal can be reliably reduced. Therefore, the transmittance does not decrease due to the metal halide remaining inside the glass substrate unlike the conventional polarizing glass.

また本実施形態の製造方法によれば、金属複合膜形成工程S11において、透明基板10の表面に付着させる第1の金属と第2の金属の割合を変化させることで、2種の金属粒子が所望の割合で略均一に分布する金属複合膜11を形成できる。そして、エッチング工程S12において、第1の金属が選択的に除去され、第2の金属がハロゲン化した島状粒子12aが2種の金属の割合に応じた密度で透明基板10の表面上に分布することとなる。その後、保護膜形成工程S13、延伸工程S14、還元工程S15を経て、島状粒子12aは形状異方性金属粒子12cとなるため、形状異方性金属粒子12cの密度を任意に調整することができる。その結果、スリット状の領域10b(図4(b)参照)の大きさを任意に変更できるため、光の透過率と吸収率を任意に調整した偏光素子100を製造することができる。   Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, in the metal composite film forming step S11, the two kinds of metal particles are changed by changing the ratio of the first metal and the second metal attached to the surface of the transparent substrate 10. The metal composite film 11 distributed substantially uniformly at a desired ratio can be formed. Then, in the etching step S12, the first metal is selectively removed, and the island-like particles 12a in which the second metal is halogenated are distributed on the surface of the transparent substrate 10 at a density according to the ratio of the two kinds of metals. Will be. After that, the island-shaped particles 12a become the shape anisotropic metal particles 12c through the protective film forming step S13, the stretching step S14, and the reduction step S15. Therefore, the density of the shape anisotropic metal particles 12c can be arbitrarily adjusted. it can. As a result, since the size of the slit-shaped region 10b (see FIG. 4B) can be arbitrarily changed, the polarizing element 100 in which the light transmittance and the absorptance are arbitrarily adjusted can be manufactured.

また本実施形態では、エッチング工程S12においてCl系ガス(Cl、BCl等)を用いたプラズマエッチングを選択することで、Agからなる第2の金属がハロゲン化されAgClxとなる。Agの融点が1000℃程度であるのに対し、AgClxの融点は450℃程度であるため、島状粒子12aがハロゲン化されていない場合と比較して容易に島状粒子12aを引き延ばすことができる。具体的には、透明基板10を600℃〜700℃に加熱すれば、透明基板10とともに島状粒子12aを容易に延伸させることができる。 Further, in the present embodiment, by selecting plasma etching using a Cl-based gas (Cl 2 , BCl 3, etc.) in the etching step S12, the second metal made of Ag is halogenated to become AgClx. The melting point of Ag is about 1000 ° C., whereas the melting point of AgClx is about 450 ° C., so that the island-like particles 12a can be easily elongated as compared with the case where the island-like particles 12a are not halogenated. . Specifically, if the transparent substrate 10 is heated to 600 ° C. to 700 ° C., the island-like particles 12 a can be easily stretched together with the transparent substrate 10.

このように本実施形態では、Agからなる第2の金属のハロゲン化が、エッチング工程S12において並行して行われるため、別途ハロゲン化の工程を行う必要がなく、製造プロセスを簡略化できる。   As described above, in the present embodiment, since the halogenation of the second metal made of Ag is performed in parallel in the etching step S12, it is not necessary to perform a separate halogenation step, and the manufacturing process can be simplified.

また本実施形態の製造方法において、図2(b)に示す混合物成膜法を用いた場合には、蒸着源が1つであるため、図2(a)に示す同時成膜法に比べ、透明基板10の表面上に付着する第1の金属の粒子11aと第2の金属の粒子11bの分布がより均一なものとなる。また、透明基板10の表面に付着させる第1の金属と第2の金属の割合を変化させる場合において、第1の金属と第2の金属の混合物又は合金からなる蒸着源21cの混合率又は合金率を変化させることで可能なため、簡便である。   Further, in the manufacturing method of the present embodiment, when the mixture film forming method shown in FIG. 2B is used, since there is one evaporation source, compared with the simultaneous film forming method shown in FIG. The distribution of the first metal particles 11a and the second metal particles 11b adhering to the surface of the transparent substrate 10 becomes more uniform. Further, when the ratio of the first metal and the second metal to be attached to the surface of the transparent substrate 10 is changed, the mixing ratio or alloy of the vapor deposition source 21c made of a mixture or alloy of the first metal and the second metal. Since it is possible by changing the rate, it is simple.

なお、本実施形態においては下記方法を選択することも可能である。   In the present embodiment, the following method can be selected.

金属複合膜形成工程S11において、第1の金属をSiとして、第2の金属をAg又はAlとすることもできる。エッチング方法としては、エッチングガスとしてCF系ガス(CF、C等)を用いたプラズマエッチングが選択できる。このプラズマエッチングプロセスでは、第1の金属はSiFとなり気化し、第2の金属はハロゲン化物(AgFx又はAlF)となり、透明基板10の表面上に島状に残留する。 In the metal composite film forming step S11, the first metal may be Si and the second metal may be Ag or Al. As an etching method, plasma etching using a CF-based gas (CF 4 , C 2 F 6 or the like) as an etching gas can be selected. In this plasma etching process, the first metal becomes SiF 4 and vaporizes, and the second metal becomes a halide (AgFx or AlF 3 ) and remains in the form of islands on the surface of the transparent substrate 10.

エッチング工程S12において、例えば、ウエットエッチングを用いたような場合、金属複合膜11を構成する第2の金属はハロゲン化されないことがある。このような場合においては、エッチング工程S12の後に透明基板10の表面上に島状に分布している第2の金属(島状粒子12a)をハロゲン化する工程を行ってもよい。また、第2の金属をハロゲン化させずに、次の保護膜形成工程S13へと移行してもよい。   In the etching step S12, for example, when wet etching is used, the second metal constituting the metal composite film 11 may not be halogenated. In such a case, a step of halogenating the second metal (island particles 12a) distributed in an island shape on the surface of the transparent substrate 10 may be performed after the etching step S12. Moreover, you may transfer to the following protective film formation process S13, without halogenating a 2nd metal.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記の実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are appropriately denoted by the same reference numerals as those in the above-described embodiment, and the description thereof is simplified or omitted.

図5は、本実施形態の偏光素子の製造方法を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing the polarizing element of the present embodiment.

本実施形態の偏光素子の製造方法は、図5に示すように、金属複合膜形成工程S21と、エッチング工程S22と、保護膜形成工程S23と、延伸工程S24と、還元工程S25と、を有する。   As shown in FIG. 5, the manufacturing method of the polarizing element of this embodiment includes a metal composite film forming step S21, an etching step S22, a protective film forming step S23, a stretching step S24, and a reducing step S25. .

金属複合膜形成工程S21は、図5(a)に示すように、透明基板10の表面上に金属化合物粒子51aと金属粒子51bとを付着させ、金属複合膜51を形成する工程である。
金属複合膜51は、複数の金属化合物粒子51aと複数の金属粒子51bとを含む。金属化合物粒子51aは、後段で説明する金属複合膜形成工程S21において、ターゲット61aから透明基板10の表面に飛来する金属化合物を含む複数の粒子(スパッタ粒子)が互いに凝集してなる粒子である。金属粒子51bは、後段で説明する金属複合膜形成工程S21において、ターゲット61bから透明基板10の表面に飛来する金属を含む複数の粒子(スパッタ粒子)が互いに凝集してなる粒子である。複数の金属化合物粒子51a各々は微小かつ略均一な大きさを有し、複数の金属粒子51b各々は微小かつ略均一な大きさを有する。複数の金属化合物粒子51aと複数の金属粒子51bとは、透明基板10の表面上において互いに混ざり合うように透明基板10の表面に付着している。金属複合膜51が形成された透明基板10の表面はほとんど露出しておらず、複数の金属化合物粒子51aと複数の金属粒子51bとが同一平面上に敷き詰められている。
The metal composite film forming step S21 is a step of forming the metal composite film 51 by attaching the metal compound particles 51a and the metal particles 51b on the surface of the transparent substrate 10, as shown in FIG.
The metal composite film 51 includes a plurality of metal compound particles 51a and a plurality of metal particles 51b. The metal compound particles 51a are particles formed by aggregating a plurality of particles (sputter particles) containing a metal compound flying from the target 61a to the surface of the transparent substrate 10 in the metal composite film forming step S21 described later. The metal particles 51b are particles formed by aggregating a plurality of particles (sputtered particles) containing metal flying from the target 61b onto the surface of the transparent substrate 10 in the metal composite film forming step S21 described later. Each of the plurality of metal compound particles 51a has a minute and substantially uniform size, and each of the plurality of metal particles 51b has a minute and substantially uniform size. The plurality of metal compound particles 51 a and the plurality of metal particles 51 b are attached to the surface of the transparent substrate 10 so as to be mixed with each other on the surface of the transparent substrate 10. The surface of the transparent substrate 10 on which the metal composite film 51 is formed is hardly exposed, and a plurality of metal compound particles 51a and a plurality of metal particles 51b are spread on the same plane.

金属複合膜51の形成方法は、第1実施形態で説明した金属複合膜11の形成条件と同様の条件を満たす方法であれば特に限定されず、気相法、液相法のいずれであってもよい。気相法を用いる場合に、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれであってもよい。物理蒸着法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等が選択できる。   The formation method of the metal composite film 51 is not particularly limited as long as it satisfies the same conditions as the formation conditions of the metal composite film 11 described in the first embodiment, and may be either a gas phase method or a liquid phase method. Also good. When using a vapor phase method, either physical vapor deposition or chemical vapor deposition may be used. As the physical vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or the like can be selected.

図6は金属複合膜形成工程S21において、スパッタ法を用いた場合の金属複合膜形成方法を示す図である。
図6に示すように、真空チャンバー600内に、透明基板10、金属化合物からなるターゲット61a、金属からなるターゲット61bが設置されている。透明基板10は、基板ホルダー60に固定されている。ターゲット61a、ターゲット61bは、透明基板10の金属複合膜51が形成される面に対向する位置に設置され、それぞれターゲットホルダー62に固定されている。ターゲットホルダー62にはそれぞれ高周波電源装置63が接続されている。
FIG. 6 is a diagram showing a metal composite film forming method when sputtering is used in the metal composite film forming step S21.
As shown in FIG. 6, a transparent substrate 10, a target 61 a made of a metal compound, and a target 61 b made of metal are installed in a vacuum chamber 600. The transparent substrate 10 is fixed to the substrate holder 60. The target 61 a and the target 61 b are installed at positions facing the surface of the transparent substrate 10 on which the metal composite film 51 is formed, and are respectively fixed to the target holder 62. A high frequency power supply device 63 is connected to each target holder 62.

内部を真空ポンプで真空状態とした真空チャンバー600内にスパッタガスを導入し、ターゲットに電圧を印加する。これにより、プラズマが発生し、プラズマ中のイオンにより、ターゲット61aからはじき出された複数の粒子とターゲット61bからはじき出された複数の粒子が、透明基板10の表面上に付着する。このように、ターゲット61aからはじき出された金属化合物を含む複数の粒子を透明基板10の表面上に付着させつつ、ターゲット61bからはじき出された金属を含む複数の粒子を透明基板10の表面上に付着させることで、金属複合膜51が形成される。   A sputtering gas is introduced into a vacuum chamber 600 whose inside is evacuated by a vacuum pump, and a voltage is applied to the target. As a result, plasma is generated, and a plurality of particles ejected from the target 61 a and a plurality of particles ejected from the target 61 b adhere to the surface of the transparent substrate 10 by ions in the plasma. As described above, the plurality of particles including the metal compound ejected from the target 61 a are adhered on the surface of the transparent substrate 10 while the plurality of particles including the metal compound ejected from the target 61 b are adhered to the surface of the transparent substrate 10. By doing so, the metal composite film 51 is formed.

金属複合膜形成方法として、図6に示す方法を用いる場合においては、高周波電源装置63からターゲット61aに入力する電力とターゲット61bに入力する電力を変化させることにより、透明基板10に付着する単位時間あたりのターゲット61aから飛来するスパッタ粒子の量とターゲット61bから飛来するスパッタ粒子の量とをそれぞれ変えることができる。   When the method shown in FIG. 6 is used as the metal composite film forming method, the unit time attached to the transparent substrate 10 is changed by changing the power input from the high frequency power supply device 63 to the target 61a and the power input to the target 61b. The amount of sputtered particles flying from the target 61a and the amount of sputtered particles flying from the target 61b can be changed.

すなわち、高周波電源装置63からターゲットに入力する電力を上げた場合には、はじき出されるスパッタ粒子は多くなるため、単位時間あたりに透明基板10に付着するスパッタ粒子は多くなる。
一方、高周波電源装置63からターゲットに入力する電力を下げた場合には、はじき出されるスパッタ粒子は少なくなるため、単位時間あたりに透明基板10に付着するスパッタ粒子は少なくなる。
このように、高周波電源装置63からターゲット61aに入力する電力とターゲット61bに入力する電力を調整することで、透明基板10の表面上に付着するターゲット61aから飛来する金属化合物とターゲット61bから飛来する金属の割合を調整することができる。
That is, when the electric power input to the target from the high frequency power supply device 63 is increased, the sputtered particles that are ejected increase, so that the sputtered particles that adhere to the transparent substrate 10 per unit time increase.
On the other hand, when the power input to the target from the high-frequency power supply device 63 is lowered, the sputtered particles that are ejected are reduced, so that the sputtered particles adhering to the transparent substrate 10 per unit time are reduced.
Thus, by adjusting the power input to the target 61a from the high frequency power supply device 63 and the power input to the target 61b, the metal compound flying from the target 61a adhering to the surface of the transparent substrate 10 and the target 61b fly. The proportion of metal can be adjusted.

次に、エッチング工程S22では、図5(b)に示すように、金属複合膜51から金属化合物を選択的に除去する。
エッチング方法としては、金属複合膜51に含まれる金属化合物を選択的に除去できれば特に限定されず、ドライエッチングとウエットエッチングのいずれも用いることができる。
Next, in the etching step S22, the metal compound is selectively removed from the metal composite film 51 as shown in FIG.
The etching method is not particularly limited as long as the metal compound contained in the metal composite film 51 can be selectively removed, and either dry etching or wet etching can be used.

本実施形態の場合には、ドライエッチングとしてプラズマに金属複合膜51を曝すプラズマエッチングが選択できる。例えば、金属化合物としてSiOを用いた場合には、CF系ガス(CF、C等)のプラズマに曝すことにより、SiOからなる金属化合物はSiFとなって気化するため、金属複合膜51から除去することができる。一方、例えば、ターゲット61bの材料である金属としてAgを選択した場合には、Agからなる金属はAgFxとなって透明基板10の表面上に残留する。
これにより、金属化合物は選択的に除去され、金属粒子51bのハロゲン化物である島状粒子52aが透明基板10の表面上に島状に残留し、島状膜52が形成される。
In the case of this embodiment, plasma etching in which the metal composite film 51 is exposed to plasma can be selected as dry etching. For example, since in the case of using SiO 2 as the metal compound, by exposure to plasma of a CF-based gas (CF 4, C 2 F 6, etc.), a metal compound composed of SiO 2 is to vaporize become SiF 4, The metal composite film 51 can be removed. On the other hand, for example, when Ag is selected as the metal that is the material of the target 61b, the metal made of Ag becomes AgFx and remains on the surface of the transparent substrate 10.
As a result, the metal compound is selectively removed, and the island-like particles 52a, which are halides of the metal particles 51b, remain in the form of islands on the surface of the transparent substrate 10, and the island-like film 52 is formed.

金属粒子51bがハロゲン化されることで、後段の延伸工程S24において必要となる透明基板10の加熱温度を下げることができる。そのため、エッチング工程S22においては、金属化合物の除去と同時に金属粒子51bをハロゲン化できるエッチング方法を選択することが好ましい。   Since the metal particles 51b are halogenated, the heating temperature of the transparent substrate 10 required in the subsequent stretching step S24 can be lowered. Therefore, in the etching step S22, it is preferable to select an etching method that can halogenate the metal particles 51b simultaneously with the removal of the metal compound.

保護膜形成工程S23は、図5(c)に示すように、第1実施形態で説明した保護膜形成工程S13と同様である。これにより、保護膜13が形成される。   As shown in FIG. 5C, the protective film forming step S23 is the same as the protective film forming step S13 described in the first embodiment. Thereby, the protective film 13 is formed.

延伸工程S24は、図5(d)に示すように、第1実施形態で説明した延伸工程S14と同様である。これにより、形状異方性粒子52bが形成される。   Drawing process S24 is the same as extending process S14 demonstrated in 1st Embodiment, as shown in FIG.5 (d). Thereby, the shape anisotropic particle 52b is formed.

還元工程S25は、図5(e)に示すように、第1実施形態で説明した延伸工程S15と同様である。これにより、形状異方性金属粒子52cが形成される。   As shown in FIG. 5E, the reduction step S25 is the same as the stretching step S15 described in the first embodiment. Thereby, the shape anisotropic metal particle 52c is formed.

以上の工程により、透明基板10の表面上に、基板面内の一方向に配向した多数の形状異方性金属粒子52cがスリット状の領域を介して配列された偏光素子500を製造することができる。   Through the above steps, the polarizing element 500 in which a large number of shape anisotropic metal particles 52c oriented in one direction within the substrate surface are arranged on the surface of the transparent substrate 10 through slit-like regions can be manufactured. it can.

本実施形態によれば、金属複合膜51を形成する2つの粒子は金属化合物粒子51aと金属粒子51bである。そのため、金属同士に比べて、それぞれの粒子の性質は大きく異なり、エッチングすることができる条件もそれぞれ異なるような場合が多い。したがって、より精度よく金属複合膜51から金属化合物を選択的にエッチングすることが可能である。その結果、透明基板10の表面上には、ハロゲン化された金属粒子51bからなる島状粒子52aがより均一な大きさと間隔で島状に配置された島状膜52が形成される。その後、保護膜形成工程S23、延伸工程S24、還元工程S25を経て、島状粒子52aは形状異方性金属粒子52cとなる。これにより、形状異方性金属粒子52cは、大きさが略均一で、かつ透明基板10の表面上に略均一な間隔で高密度に配置されるため、光学特性に優れた偏光素子500を製造することができる。   According to this embodiment, the two particles forming the metal composite film 51 are the metal compound particles 51a and the metal particles 51b. Therefore, compared to metals, the properties of each particle are greatly different, and the conditions for etching are often different. Therefore, it is possible to selectively etch the metal compound from the metal composite film 51 with higher accuracy. As a result, on the surface of the transparent substrate 10, an island-like film 52 is formed in which island-like particles 52a made of halogenated metal particles 51b are arranged in an island shape with a more uniform size and interval. Thereafter, the island-shaped particles 52a become the shape anisotropic metal particles 52c through the protective film forming step S23, the stretching step S24, and the reducing step S25. As a result, the shape anisotropic metal particles 52c are substantially uniform in size, and are disposed at a high density at substantially uniform intervals on the surface of the transparent substrate 10, so that the polarizing element 500 having excellent optical characteristics is manufactured. can do.

なお、本実施形態においては下記方法を選択することも可能である。   In the present embodiment, the following method can be selected.

エッチング工程S22において、例えば、金属化合物としてSiO、金属としてAuを選択したような場合、金属複合膜51を構成する金属粒子51bはハロゲン化されないことがある。このような場合においては、金属粒子51bをハロゲン化させずに、次の保護膜形成工程S23へと移行してもよい。 In the etching step S22, for example, when SiO 2 is selected as the metal compound and Au is selected as the metal, the metal particles 51b constituting the metal composite film 51 may not be halogenated. In such a case, the process may proceed to the next protective film forming step S23 without halogenating the metal particles 51b.

[第2実施形態の変形例]
第2実施形態の変形例について説明する。本変形例は、金属化合物として透明材料を用いた場合を示すものである。
[Modification of Second Embodiment]
A modification of the second embodiment will be described. This modification shows a case where a transparent material is used as the metal compound.

本実施形態の変形例における偏光素子の製造方法は、図7に示すように、金属複合膜形成工程S31と、ハロゲン化工程S32と、保護膜形成工程S33と、延伸工程S34と、還元工程S35と、を有する。
下記各工程の詳細な説明は、金属化合物をSiO、金属をAgとした場合を例示するものである。
As shown in FIG. 7, the manufacturing method of the polarizing element in the modification of the present embodiment includes a metal composite film forming step S31, a halogenating step S32, a protective film forming step S33, a stretching step S34, and a reducing step S35. And having.
The detailed description of each step below exemplifies the case where the metal compound is SiO 2 and the metal is Ag.

金属複合膜形成工程S31は、図7(a)に示すように、本実施形態の金属複合膜形成工程S21と同様である。これにより、金属複合膜51が形成される。   As shown in FIG. 7A, the metal composite film forming step S31 is the same as the metal composite film forming step S21 of the present embodiment. Thereby, the metal composite film 51 is formed.

ハロゲン化工程S32では、図7(b)に示すように、金属粒子51bがハロゲン化され金属ハロゲン化物粒子71aとなり、複合膜71が形成される。   In the halogenation step S32, as shown in FIG. 7B, the metal particles 51b are halogenated to form metal halide particles 71a, and the composite film 71 is formed.

本変形例においては、透明基板10をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスに曝して金属複合膜51を該ガスと接触させることで金属粒子51bをハロゲン化する方法を用いることができる。ガスとしては、例えば、Cl系ガス(Cl、BCl等)を選択できる。このとき、Agからなる金属粒子51bは、AgClxからなる金属ハロゲン化物粒子71aとなる。 In this modification, a method of halogenating the metal particles 51b by exposing the transparent substrate 10 to a gas containing halogen or a halogen compound and bringing the metal composite film 51 into contact with the gas can be used. For example, a Cl-based gas (Cl 2 , BCl 3, etc.) can be selected as the gas. At this time, the metal particles 51b made of Ag become the metal halide particles 71a made of AgClx.

保護膜形成工程S33は、図7(c)に示すように、第1実施形態で説明した保護膜形成工程S13と同様である。これにより、保護膜13が形成される。   As shown in FIG. 7C, the protective film forming step S33 is the same as the protective film forming step S13 described in the first embodiment. Thereby, the protective film 13 is formed.

ここで、金属化合物粒子51aとして、透明材料であるSiOを用いているため、透明基板10の表面上に付着した金属化合物粒子51aは、同じく透明材料によって形成される保護膜13と一体化する。
その結果、金属ハロゲン化物粒子71aは、透明基板10の表面上に島状に分布することとなる。
Here, as the metal compound particles 51a, due to the use of SiO 2 which is a transparent material, the metal compound particles 51a adhered on the surface of the transparent substrate 10 is integrated with the protective film 13 formed by the same transparent material .
As a result, the metal halide particles 71a are distributed in an island shape on the surface of the transparent substrate 10.

延伸工程S34は、図7(d)に示すように、第1実施形態で説明した延伸工程S14と同様である。これにより、形状異方性粒子71bが形成される。   The stretching step S34 is the same as the stretching step S14 described in the first embodiment, as shown in FIG. Thereby, the shape anisotropic particle 71b is formed.

還元工程S35は、図7(e)に示すように、第1実施形態で説明した延伸工程S15と同様である。これにより、形状異方性金属粒子71cが形成される。   As shown in FIG. 7E, the reduction step S35 is the same as the stretching step S15 described in the first embodiment. Thereby, the shape anisotropic metal particle 71c is formed.

以上の工程により、透明基板10の表面上に、基板面内の一方向に配向した多数の形状異方性金属粒子71cがスリット状の領域を介して配列された偏光素子700を製造することができる。   Through the above steps, the polarizing element 700 in which a large number of shape anisotropic metal particles 71c oriented in one direction in the substrate surface are arranged on the surface of the transparent substrate 10 through slit-like regions can be manufactured. it can.

本変形例によれば、透明基板10の表面上に付着する金属化合物粒子51aとして透明材料を用いているため、金属化合物粒子51aの付着部分は透明となる。そのため、金属化合物粒子51aを除去しなくとも、製造される偏光素子700の光学特性に影響を与えることがない。その結果、エッチング工程を行う必要がなく、手間を省くことができる。   According to this modification, since the transparent material is used as the metal compound particles 51a attached on the surface of the transparent substrate 10, the attached portion of the metal compound particles 51a is transparent. Therefore, even if the metal compound particles 51a are not removed, the optical characteristics of the manufactured polarizing element 700 are not affected. As a result, it is not necessary to perform an etching process, and labor can be saved.

なお、本変形例においては下記方法を選択することも可能である。   In this modification, the following method can be selected.

金属複合膜形成工程S31において、金属化合物をSiO、金属をAlとすることもできる。この場合において、ハロゲン化工程S32におけるハロゲン化方法として、CF系ガス(CF、C等)に金属複合膜51を曝す方法を選択できる。このハロゲン化プロセスでは、Alからなる金属粒子51bは、AlFからなる金属ハロゲン化物粒子71aとなる。 In the metal composite film forming step S31, the metal compound may be SiO 2 and the metal may be Al. In this case, as the halogenation method in the halogenation step S32, a method of exposing the metal composite film 51 to a CF-based gas (CF 4 , C 2 F 6 or the like) can be selected. In this halogenation process, the metal particles 51b made of Al become metal halide particles 71a made of AlF 3 .

また、金属複合膜形成工程S31において、金属化合物をSiO、金属をAuとすることもできる。この場合においては、ハロゲン化工程S32を行わなくてもよい。 In the metal composite film forming step S31, the metal compound may be SiO 2 and the metal may be Au. In this case, the halogenation step S32 may not be performed.

また、本変形例においては、ハロゲン化工程S32において、金属化合物が選択的にエッチングされるようなハロゲン化方法を用いてもよい。   In the present modification, a halogenation method in which the metal compound is selectively etched in the halogenation step S32 may be used.

また、本変形例においては、ハロゲン化工程S32を省略することもできる。その場合、透明基板10の表面上に付着した金属粒子51bはハロゲン化されないため、還元工程S35も省略することができる。   In the present modification, the halogenation step S32 can be omitted. In that case, since the metal particles 51b attached on the surface of the transparent substrate 10 are not halogenated, the reduction step S35 can also be omitted.

[第2実施形態の検証実験]
本実施形態における、金属複合膜形成工程S21の検証実験を行った。
SiOからなる金属化合物と、Auからなる金属の割合が、SiO:Au=2:1である金属複合膜を形成し、光学特性実験を行った。形成された膜厚は276nmである。
[Verification Experiment of Second Embodiment]
The verification experiment of metal composite film formation process S21 in this embodiment was conducted.
A metal composite film in which the ratio of the metal compound composed of SiO 2 and the metal composed of Au was SiO 2 : Au = 2: 1 was formed, and an optical characteristic experiment was performed. The formed film thickness is 276 nm.

図8に示すのは、上記において形成された金属複合膜の光学特性である。実験により得られた透過率、反射率、吸収率の実測値と、FDTD法により求めた吸収率の計算値が示されている。吸収率の実測値と計算値とを比較すると、共に540nm付近でピークがあることが認められる。Auナノ粒子のプラズモン吸収スペクトルの波長は520〜570nm程度であることから、該金属複合膜はAuナノ粒子特有の光学特性を有していることが認められる。したがって、該金属複合膜はナノサイズのAuの金属粒子を有するものである。
以上より、本実施形態における金属複合膜形成工程S21によって、偏光素子500を製造するために必要な金属複合膜51を形成できることが確認された。
FIG. 8 shows the optical characteristics of the metal composite film formed above. Measured values of transmittance, reflectance, and absorptance obtained by experiments and calculated values of absorptance obtained by the FDTD method are shown. When the measured value and the calculated value of the absorptance are compared, it is recognized that there is a peak around 540 nm. Since the wavelength of the plasmon absorption spectrum of Au nanoparticles is about 520 to 570 nm, it is recognized that the metal composite film has optical characteristics peculiar to Au nanoparticles. Therefore, the metal composite film has nano-sized Au metal particles.
From the above, it was confirmed that the metal composite film 51 necessary for manufacturing the polarizing element 500 can be formed by the metal composite film forming step S21 in the present embodiment.

10…透明基板、11,51…金属複合膜、11a,11b,51b…金属粒子、51a…金属化合物粒子、12c,52c,71c…形状異方性金属粒子、13…保護膜、21c…蒸着源、100,500,700…偏光素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transparent substrate, 11, 51 ... Metal composite film, 11a, 11b, 51b ... Metal particle, 51a ... Metal compound particle, 12c, 52c, 71c ... Shape anisotropic metal particle, 13 ... Protective film, 21c ... Deposition source , 100, 500, 700 ... polarizing elements

Claims (11)

第1の金属の粒子を透明基板上に付着させながら、第2の金属の粒子を該透明基板上に付着させることによって、金属複合膜を形成する工程と、
前記第1の金属を選択的にエッチングする工程と、
前記第1の金属がエッチングされた前記金属複合膜の上に保護膜を形成する工程と、
前記透明基板が軟化する温度において前記透明基板を延伸することで、前記第2の金属からなる形状異方性を有する粒子を形成する工程と、
を有する、偏光素子の製造方法。
Forming a metal composite film by depositing second metal particles on the transparent substrate while depositing the first metal particles on the transparent substrate;
Selectively etching the first metal;
Forming a protective film on the metal composite film etched with the first metal;
Forming the particles having shape anisotropy made of the second metal by stretching the transparent substrate at a temperature at which the transparent substrate softens;
The manufacturing method of a polarizing element which has these.
前記金属複合膜を形成する工程において、前記第1の金属と前記第2の金属の割合を変えることにより、前記第2の金属からなる形状異方性を有する粒子の密度を調整する、請求項1に記載の偏光素子の製造方法。   The step of forming the metal composite film adjusts the density of particles having shape anisotropy made of the second metal by changing a ratio of the first metal to the second metal. The manufacturing method of the polarizing element of 1. 前記第1の金属を選択的にエッチングする工程において、ハロゲンガスを励起したプラズマ環境下において前記第1の金属をエッチングする、請求項1又は2に記載の偏光素子の製造方法。   The method for manufacturing a polarizing element according to claim 1, wherein in the step of selectively etching the first metal, the first metal is etched in a plasma environment in which a halogen gas is excited. 前記第1の金属を選択的にエッチングする工程において、前記第2の金属がハロゲン化される、請求項3に記載の偏光素子の製造方法。   The method for manufacturing a polarizing element according to claim 3, wherein the second metal is halogenated in the step of selectively etching the first metal. 前記金属複合膜を形成する工程において、前記第1の金属と前記第2の金属の混合物又は合金を真空成膜の蒸着源とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の偏光素子の製造方法。   5. The polarizing element according to claim 1, wherein, in the step of forming the metal composite film, a mixture or alloy of the first metal and the second metal is used as an evaporation source for vacuum film formation. Manufacturing method. 金属の粒子を透明基板上に付着させながら、金属化合物の粒子を該透明基板上に付着させることによって、金属複合膜を形成する工程と、
前記金属化合物を選択的にエッチングする工程と、
前記金属化合物がエッチングされた前記金属複合膜の上に保護膜を形成する工程と、
前記透明基板が軟化する温度において前記透明基板を延伸することで、前記金属からなる形状異方性を有する粒子を形成する工程と、
を有する、偏光素子の製造方法。
Forming a metal composite film by depositing metal compound particles on the transparent substrate while depositing metal particles on the transparent substrate;
Selectively etching the metal compound;
Forming a protective film on the metal composite film etched with the metal compound;
Forming the particles having shape anisotropy made of the metal by stretching the transparent substrate at a temperature at which the transparent substrate is softened;
The manufacturing method of a polarizing element which has these.
前記金属化合物を選択的にエッチングする工程において、ハロゲンガスを励起したプラズマ環境下において前記金属化合物をエッチングする、請求項6に記載の偏光素子の製造方法。   The method for manufacturing a polarizing element according to claim 6, wherein in the step of selectively etching the metal compound, the metal compound is etched in a plasma environment in which a halogen gas is excited. 前記金属化合物を選択的にエッチングする工程において、前記金属がハロゲン化される、請求項7に記載の偏光素子の製造方法。   The method for manufacturing a polarizing element according to claim 7, wherein the metal is halogenated in the step of selectively etching the metal compound. 金属の粒子を透明基板上に付着させながら、透明材料からなる金属化合物の粒子を該透明基板上に付着させることによって、金属複合膜を形成する工程と、
前記金属複合膜の上に保護膜を形成する工程と、
前記透明基板が軟化する温度において前記透明基板を延伸することで、前記金属からなる形状異方性を有する粒子を形成する工程と、
を有する、偏光素子の製造方法。
Forming a metal composite film by adhering metal compound particles made of a transparent material on the transparent substrate while adhering the metal particles on the transparent substrate;
Forming a protective film on the metal composite film;
Forming the particles having shape anisotropy made of the metal by stretching the transparent substrate at a temperature at which the transparent substrate is softened;
The manufacturing method of a polarizing element which has these.
前記金属がハロゲン化される工程を有する、請求項9に記載の偏光素子の製造方法。   The manufacturing method of the polarizing element of Claim 9 which has the process by which the said metal is halogenated. 前記金属複合膜を形成する工程において、前記金属と前記金属化合物の割合を変えることにより、前記形状異方性を有する前記金属からなる粒子の密度を調整する、請求項6から10のいずれか1項に記載の偏光素子の製造方法。   11. The density of particles made of the metal having the shape anisotropy is adjusted by changing a ratio of the metal and the metal compound in the step of forming the metal composite film. The manufacturing method of the polarizing element of description.
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