JP2014112137A - Method for manufacturing polarizing element - Google Patents
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Abstract
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
(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
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.
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
The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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(Cl2、BCl3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
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
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
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
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
The material of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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、CO2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
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
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1μm3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
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
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
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
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(Cl2、BCl3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-
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
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(CF4、C2F6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SiF4となり気化し、第2の金属はハロゲン化物(AgFx又はAlF3)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
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
[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
The
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
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
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
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
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
On the other hand, when the power input to the target from the high-frequency
Thus, by adjusting the power input to the
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
The etching method is not particularly limited as long as the metal compound contained in the
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SiO2を用いた場合には、CF系ガス(CF4、C2F6等)のプラズマに曝すことにより、SiO2からなる金属化合物はSiF4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
As a result, the metal compound is selectively removed, and the island-
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
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
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
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
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
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
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SiO2、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
[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SiO2、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
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
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(Cl2、BCl3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
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
ここで、金属化合物粒子51aとして、透明材料であるSiO2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
As a result, the
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
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
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
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
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SiO2、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(CF4、C2F6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、AlF3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
また、金属複合膜形成工程S31において、金属化合物をSiO2、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
[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。
SiO2からなる金属化合物と、Auからなる金属の割合が、SiO2: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
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
Claims (11)
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.
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