JP2017173742A - Method of manufacturing polarizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワイヤーグリッド型偏光子に関するものである。 The present invention relates to a wire grid polarizer.
従来、液晶表示装置では、透明電極を配置したガラス板により液晶材料を挟持して液晶セルが形成され、この液晶セルの両面に直線偏光板が配置されて液晶表示パネルが構成される。また近年、この液晶表示パネルの入射面(バックライト側面)に、反射型の直線偏光板を配置してバックライトによる照明光の利用効率を向上する工夫が図られている。 Conventionally, in a liquid crystal display device, a liquid crystal cell is formed by sandwiching a liquid crystal material by a glass plate on which a transparent electrode is arranged, and a linear polarizing plate is arranged on both sides of the liquid crystal cell to constitute a liquid crystal display panel. In recent years, a device has been devised in which a reflective linear polarizing plate is arranged on the incident surface (backlight side surface) of the liquid crystal display panel to improve the use efficiency of illumination light by the backlight.
このような偏光子には、ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素等を含浸させた後、延伸して作製する構成(いわゆるシート・ポラライザーである)、ワイヤーグリッド型偏光子等が利用されている。特許文献1、2には、ワイヤーグリッド型偏光子に関する工夫が提案されている。また特許文献3には、凹状溝の繰り返しによる周期構造において、凹状溝の間の凸部と凹状溝による凹部とにそれぞれ金属材料を配置してワイヤーグリッド型偏光子を構成する方法が開示されている。
As such a polarizer, a configuration (so-called sheet polarizer), a wire grid type polarizer, and the like, which are made by impregnating polyvinyl alcohol (PVA) with iodine or the like and then stretching, are used.
ところで近年、液晶表示装置は薄型化が進んでおり、特に携帯型の液晶表示装置では、一段と薄膜化することが求められている。これにより液晶表示装置の構成部品においても、薄型化することが求められている。 In recent years, liquid crystal display devices have been made thinner. In particular, portable liquid crystal display devices are required to be made thinner. As a result, the components of the liquid crystal display device are also required to be thinned.
しかしながらこのような液晶表示装置に適用されるシート・ポラライザーによる偏光子は、耐熱性が劣り、さらに厚みを薄くすることが困難な欠点がある。これによりシート・ポラライザーに代えてワイヤーグリッド型偏光子の利用が考えられる。しかしながら従来のワイヤーグリッド型偏光子は、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できない問題があった。具体的に、例えば特許文献3に開示の構成では、透過率に関して波長分散が大きく、短波長側で透過率が低下し、これにより可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できない問題がある。
However, a polarizer using a sheet polarizer applied to such a liquid crystal display device has disadvantages that heat resistance is poor and it is difficult to reduce the thickness. Accordingly, it is conceivable to use a wire grid type polarizer instead of the sheet polarizer. However, the conventional wire grid type polarizer has a problem that the transmittance cannot be sufficiently secured in a wide wavelength region of the visible light region. Specifically, for example, in the configuration disclosed in
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to ensure a sufficient transmittance in a wide wavelength region of a visible light region with respect to a wire grid type polarizer.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、凹状溝の繰り返しによる周期構造を備えた透明樹脂材による透明部材を設け、この凹状溝の間の頂部及び凹状溝の底部にそれぞれ第1及び第2の金属線状部を形成して偏光子を構成するようにして、金属線状部に係る金属材料を表面に対して垂直に堆積させる、との着想に至り、本発明を完成するに至った。 The present inventor has conducted intensive research to solve the above problems, and provided a transparent member made of a transparent resin material having a periodic structure by repeating the concave groove, and a top portion between the concave grooves and a bottom portion of the concave groove, respectively. The first and second metal linear portions are formed to form a polarizer, and the idea is that the metal material related to the metal linear portions is deposited perpendicularly to the surface. It came to be completed.
具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。 Specifically, the present invention provides the following.
(1) 透過を制限する波長帯域の最短波長以下のピッチによる凹状溝の繰り返しによる凹凸形状による周期構造を作製する凹凸形状作製工程と、
前記凹凸形状の表面に金属材料を堆積させて、前記凹状溝の間の頂部に設けられた前記金属材料による第1の金属線状部と、前記凹状溝の底部に設けられた前記金属材料による第2の金属線状部とを作製する金属線状部作製工程とを備え、
前記金属線状部作製工程は、
蒸着入射角度6.4度以下により前記金属材料を堆積して前記第1及び第2の金属線状部を作製する偏光子の製造方法。
(1) A concavo-convex shape production step of producing a periodic structure with a concavo-convex shape by repetition of concave grooves with a pitch equal to or shorter than the shortest wavelength of a wavelength band limiting transmission
By depositing a metal material on the uneven surface, the first metal linear portion by the metal material provided at the top between the concave grooves and the metal material provided at the bottom of the concave groove A metal linear part production step of producing a second metal linear part,
The metal linear part production process includes:
A method for manufacturing a polarizer, wherein the first and second metal linear portions are manufactured by depositing the metal material at a deposition incident angle of 6.4 degrees or less.
(1)によれば、凹状溝間の頂部、凹状溝の底面に、斜めに傾いたり、偏ったりしないようにして、厚さ方向に成長するように金属材料を堆積させて第1及び第2の金属線状部を作製することができ、これによりワイヤーグリッド型偏光子に関して、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できるようにして、安定に生産することができる。 According to (1), the first and second metal materials are deposited so as to grow in the thickness direction so as not to be inclined or biased obliquely on the top between the concave grooves and the bottom surface of the concave grooves. Thus, the wire grid polarizer can be stably produced in such a manner that the transmittance can be sufficiently ensured in a wide wavelength region of the visible light region with respect to the wire grid polarizer.
(2) (1)において、
隣接する前記第1の金属線状部間の空隙幅を拡大するエッチング工程を備える偏光子の製造方法。
(2) In (1),
A method for manufacturing a polarizer, comprising an etching step of expanding a gap width between adjacent first metal linear portions.
(2)によれば、金属材料の堆積により減少した第1の金属線状部に係る開口率を増大させることができ、これにより可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できるようにして、安定に生産することができる。 According to (2), it is possible to increase the aperture ratio related to the first metal linear portion that has been reduced by the deposition of the metal material, so that it is possible to sufficiently ensure the transmittance in a wide wavelength range of the visible light range. Thus, stable production can be achieved.
(3) (1)又は(2)において、前記凹凸形状の表面に、前記金属材料の密着を図る密着層を作製する密着層作製工程を備える偏光子の製造方法。 (3) In (1) or (2), the manufacturing method of a polarizer provided with the contact | glue layer preparation process which produces the contact | adherence layer which aims at contact | adhesion of the said metal material in the said uneven | corrugated shaped surface.
(3)によれば、金属線状部の密着力を向上して信頼性を向上することができる。 According to (3), the adhesion of the metal linear portion can be improved and the reliability can be improved.
本発明によれば、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the transmittance | permeability can fully be ensured in the wide wavelength range of a visible light region regarding a wire grid type polarizer.
〔第1実施形態〕
〔画像表示装置の全体構成〕
図1は、本発明によって製造される偏光子を用いた画像表示装置を示す断面図である。この画像表示装置1は、液晶表示装置であり、液晶表示パネル2の背面にバックライト3が配置され、この液晶表示パネル2のバックライト3側に偏光子4が配置される。ここでバックライト3は、エッジライト型、直射型等、種々の構成の面光源装置を広く適用することができる。液晶表示パネル2は、直交ニコル配置又は平行ニコル配置による直線偏光板6、7により液晶セル5を挟持して構成され、液晶セル5は、透明電極を形成したガラス基板により液晶材料を挟持して形成される。これにより画像表示装置1は、液晶セル5に設けられた透明電極への印加電圧により画素単位で透過光を光強度変調して出力し、所望の画像を表示する。なおここで直線偏光板6、7は、いわゆるシート・ポラライザー型の偏光子である。
[First Embodiment]
[Overall configuration of image display device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an image display device using a polarizer manufactured according to the present invention. The
偏光子4は、ワイヤーグリッド型偏光子であり、透過軸方向と直交する偏光面による入射光を選択的に効率良く反射するいわゆる反射型の偏光子である。偏光子4は、液晶セル5の入射面側(バックライト3側)に配置された直線偏光板7の透過軸方向と、透過軸方向が一致するようにして、液晶表示パネル2とバックライト3との間に配置され、これにより画像表示装置1は、バックライト3からの照明光の利用効率を向上する。この実施形態において、偏光子4は、事前に、直線偏光板7と一体化された後、液晶表示パネル2の製造工程に提供され、これにより画像表示装置1は、偏光子4に係る組み立て作業を簡略化することができる。なおこのように直線偏光板7との一体化に代えて、別体により配置してもよい。
The
なおこの一体化は、偏光子4と直線偏光板7とを紫外線硬化性樹脂等による接着剤により貼り合せて実行されるものの、偏光子としての光学的機能を担う層(後述する第1及び第2の金属線状部12、13を備えた賦型樹脂層16である)のみを転写法により転写して実行するようにしてもよい。なお転写法とは、例えば基材の上に所望の層を形成する場合に、この層を直接当該基材上に形成するのでは無く、一旦、離型性の支持体上に剥離可能に該層を積層形成して転写体を作製した後、工程、需要等に応じて、該支持体上に形成した層を、最終的に該層を積層すべき基材(被転写基材)上に接着、積層し、その後、該支持体を剥離除去することにより、該基材上に所望の層を形成する方法である。
This integration is performed by laminating the
〔偏光子〕
図2は、偏光子4の構成を示す図である。偏光子4は、入射する電磁波である入射光の透過を、当該入射光の偏光面に応じて制限する偏光子である。偏光子4は、透過を制御する波長帯域で透明な透明部材10の表面に、一定のピッチPにより凹状溝11が繰り返し設けられ、この凹状溝11の延長方向と直交する方向への繰り返しの凹凸形状による周期構造が設けられる。
[Polarizer]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
偏光子4は、この周期構造に係る凹状溝11間の凸部の頂部と、凹状溝11による凹部の底面部とにそれぞれ金属材料が配置され、この凸部(頂部)と凹部とにそれぞれ線状に金属材料を配置してなる第1及び第2の金属線状部12、13が形成される。偏光子4は、この第1及び第2の金属線状部12及び13の繰り返しピッチP(凹状溝11の繰り返しピッチである)が、この偏光子4により透過を制御する波長帯域である可視光域の最短波長λmin以下のピッチP(P≦λmin)により作製される。これにより偏光子4は、凹状溝11間の頂部に設けられた第1の金属線状部12と、凹状溝11の底面に設けられた第2の金属線状部13とによる2層構造により金属線状部12、13が形成され、偏光子として機能するように構成される。なおこの実施形態において、可視光域は、波長780nm以下380nm以上の範囲である。
In the
ここでこの凹状溝11の繰り返しによる凹凸形状は、平坦な部位を間に挟んで、断面矩形形状による凹状溝11が作製され、これにより偏光子4は、凹状溝間の頂部及び凹状溝の底面部がそれぞれ平坦面により作製されて、この頂部及び底面部に一定の厚みT1及びT2により金属材料を配置して第1及び第2の金属線状部12及び13が形成される。これにより第1及び第2の金属線状部12、13は、それぞれ凸部の頂部形状、凹部の底面部形状に対応して凸部の頂部側及び凹状溝の底面側が平坦面により形成される。しかしながら凸部の頂部及び又は凹部の底面部にあっては、例えば断面円弧形状等により形成してもよく、種々の形状を広く適用することができ、またこれにより第1及び第2の金属線状部12及び13は、凸部の頂部形状、凹部の底面部形状に応じた種々の形状を適用することができる。またこれに対応して金属線状部12及び13は、凸部の頂部側とは逆側、凹部の底面部側とは逆側にあっても、種々の形状を適用することができる。
Here, the concave / convex shape due to the repetition of the
しかしながら単純に、このように透過を制御する波長帯域の最短波長λmin以下のピッチPにより凹状溝11を繰り返して第1及び第2の金属線状部12、13の2層構造により偏光子4を形成したのでは、この偏光子4が透過制御する波長帯域である可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できなくなる。より具体的に、透過率の波長分散が大きくなり、その結果、短波長側で透過率が低下する。
However, simply, the
すなわち図3は、このような第1及び第2の金属線状部12、13による2層構造により偏光子において、ピッチPの変化による透過率Tp(透過軸方向)の波長分散特性を示す特性曲線図である。なおこの図3の特性曲線図及び以下に説明する各種の特性は、Rsoftsy社製の光学計算用シミュレーションソフト「DiffractMOD」を使用して計算したものである。
That is, FIG. 3 shows the wavelength dispersion characteristic of the transmittance Tp (transmission axis direction) due to the change of the pitch P in the polarizer by the two-layer structure of the first and second metal
この図3において、符号L1は、ピッチPを100nmとした場合であり、第1の金属線状部12間の空隙幅S(図6(E)参照)を40nmとし、ピッチPに対する空隙幅Sの比率S/Pを0.4とし、凹状溝11の深さDを100nm、金属線状部12、13の厚みT1及びT2を40nmとした例である。なおここで凹状溝11の深さDは、後述する密着層等設けた場合には、この密着層等を含む溝全体の深さであり、第1及び第2の金属線状部12、13の底面間の間隔である。またこの実施形態において、金属線状部12、13の厚みT1、T2は、溝幅方向において最も厚みの厚い部位を、金属線状部の延長方向の複数個所で計測した計測結果の平均値である。またこの実施形態において、空隙幅S等あっても、同様の複数個所の計測値の平均値である。
In FIG. 3, reference numeral L <b> 1 is a case where the pitch P is 100 nm, the gap width S between the first metal linear portions 12 (see FIG. 6E) is 40 nm, and the gap width S with respect to the pitch P is set to 40 nm. The ratio S / P is 0.4, the depth D of the
これに対して符号L2は、ピッチPを64nmとし、ピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pを0.3とし、凹状溝11の深さDを75nmとしたものであり、これら以外は、符号L1の構成と同一である。これに対して符号L3は、ピッチPを64nmとし、ピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pを0.4としたものであり、これら以外は、符号L2の構成と同一である。また符号L4は、ピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pを0.5としたものであり、符号L5は、比率S/Pを0.6としたものであり、これら以外は、符号L2の構成と同一である。なおこれらの構成において、透明部材10には、紫外線硬化性樹脂(屈折率n=1.51、消衰係数k=0.00:at550nm)を適用し、金属線状部12、13に係る金属材料はアルミニウム(屈折率n=0.75、消衰係数k=5.44:at550nm)を適用した。
On the other hand, in the reference L2, the pitch P is 64 nm, the ratio S / P of the gap width S between the first metal
この図3の計測結果によれば、可視光域の最短波長以下の100nmにピッチPを設定した場合、短波長側で透過率の急激な低下が観察され、これにより透過率に関して波長分散特性の劣化が観察される。しかしながらピッチPが64nmの場合、このような透過率に関する波長分散特性の劣化が解消され、また図3には示されていないものの、反射率においても波長分散特性の劣化が解消され、さらにはこの図3に示す偏光成分と偏光面が直交する偏光成分に係る透過率においても波長分散特性の劣化が解消される。これらにより2層構造により金属線状部12、13を形成した偏光子において、単純に、透過を制御する波長帯域の最短波長λmin以下のピッチPにより凹状溝11を繰り返しただけでは、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できないことが判る。またピッチPを64nmとするとこのような短波長側における特性の劣化が解消されることが判る。
According to the measurement result of FIG. 3, when the pitch P is set to 100 nm which is equal to or shorter than the shortest wavelength in the visible light region, a rapid decrease in the transmittance is observed on the short wavelength side. Deterioration is observed. However, when the pitch P is 64 nm, the deterioration of the wavelength dispersion characteristic related to the transmittance is eliminated, and although not shown in FIG. 3, the deterioration of the wavelength dispersion characteristic is also eliminated in the reflectance. The deterioration of the wavelength dispersion characteristic is also eliminated in the transmittance relating to the polarization component in which the polarization component and the polarization plane are orthogonal to each other as shown in FIG. Thus, in the polarizer in which the metal
図4は、この図3の計測結果を考慮して、さらにピッチP等を可変した場合の計測結果を示す図表である。この図4の各偏光子においては、図3について上述したと同様の材料及び構成により透明部材及び金属線状部を作製した。ここで偏光子No.1〜5及び偏光子No.6、7は、それぞれピッチPを40nm及び60nmとした場合であり、ピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pは0.4とした。凹状溝11は深さDを40nm(No.1)、60nm(No.2、No.4〜No.7)、80nm(No.3)とし、金属線状部12、13の厚みT(=T1、T2)を16nm(No.1〜3、No.6)、32nm(No.4、7)、48nm(No.5)とした。
FIG. 4 is a chart showing the measurement results when the pitch P and the like are further varied in consideration of the measurement results of FIG. In each polarizer of FIG. 4, a transparent member and a metal linear portion were manufactured using the same material and configuration as described above with reference to FIG. 3. Here, polarizer No. 1-5 and polarizer No. 1 6 and 7 are cases where the pitch P is 40 nm and 60 nm, respectively, and the ratio S / P of the gap width S between the first metal
図3の計測結果を参考にこの図4の計測結果を判断すれば、ピッチPが64nm以下である場合には、透過率に関する波長分散特性の劣化を実用上十分に解消できることが判る。またこのピッチPを前提に、ピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pを0.4として、波長400nm、600nm、800nmにおける透過率Tpを80%以上とすることができ、これにより透過軸方向における透過率にあっても、実用上十分な特性を確保することができ、これらにより可視光域の広い波長帯域で十分に透過率を確保できることが確認される。なおこの図4では、短波長側の計測波長を400nmとしているものの、可視光域の最短波長である380nmにおいても、この図4の波長400nmにおける計測結果とほぼ同等の透過率が計測された。
If the measurement result of FIG. 4 is determined with reference to the measurement result of FIG. 3, it can be understood that the deterioration of the wavelength dispersion characteristic related to the transmittance can be practically sufficiently solved when the pitch P is 64 nm or less. On the premise of this pitch P, the ratio S / P of the gap width S between the first metal
ここでこの図4では、ピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pを0.4とした偏光子の計測結果を表しているものの、ピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pにあっては、0.3以上0.5以下により作製して、好ましは0.35以上0.45以下により作製して、同様に、可視光域の広い波長帯域で十分に透過率を確保することができる。また同様に、ピッチPは80nm以下として、好ましくは70nm以下として、より好ましくは50nm以下として、透過率に関する波長分散特性の劣化を実用上十分に解消することができる。
Here, FIG. 4 shows the measurement result of the polarizer in which the ratio S / P of the gap width S between the first metal
またこの計測結果においては、金属線状部12、13の厚みTが16nmの場合には、透過軸方向と直交する方向についての透過率Tsが10%以上であるものが、厚みTが32nm,48nmの場合(No.4、5、7)には、急激に透過率Tsが減少する。これにより金属線状部12、13は、厚み32nm以上により作製することが好ましい。なお金属線状部12、13の厚みの最大値は、凹状溝11の深さDである。このように厚みTを32nm以上により作製することにより、金属線状部12、13の延長方向が偏光面である入射光の透過率Tsを1.3%以下とすることができる。
In this measurement result, when the thickness T of the metal
またこの計測結果において、偏光子No.1〜3においては、ピッチP、比率S/P、金属線状部12、13の厚みTが等しい場合にあって、凹状溝11の深さDの変化により透過軸方向と直交する方向についての透過率Tsが大きく変化する。これにより凹状溝11は深さDを60nm以上120nmにより作製することが望ましいものの、金属線状部12、13の繰り返し方向に係る透過率TPを充分に確保し、さらには可視光域において充分な特性を確保する観点からは、深さDは、70nm以上100nm以下が望ましく、より好ましくは、75nm以上85nm以下であることが望ましい。
In this measurement result, the polarizer No. 1 to 3, when the pitch P, the ratio S / P, and the thickness T of the metal
これらによりこの実施形態では、第1及び第2の金属線状部12、13による2層構造を前提に、ピッチPを80nm以下により偏光子4を作製する。またピッチPに対する第1の金属線状部12間の空隙幅Sの比率S/Pを0.3以上0.5以下により偏光子4を作製する。
Accordingly, in this embodiment, the
偏光子4は、透明フィルム材による基材15に、透明部材10に係る賦型樹脂層16が設けられ、この賦型樹脂層16の賦型処理により凹状溝11に係る周期構造が形成される。またこの周期構造が作製されてなる面に、蒸着、スパッタリング、電界メッキ、無電解メッキ等により金属層が作製されて金属線状部12、13が作製される。偏光子4は、この基材15が紫外線硬化性樹脂等の接着剤層により直線偏光板7に貼り付けられて一体化されて保持される。なおこれとは逆向きに、金属線状部12側より直線偏光板7に貼り付けて保持するようにしてもよい。またこのように基材15側、又はこれとは逆側を直線偏光板7側として、直線偏光板7と別体に配置するようにしてもよい。
In the
ここでこの基材15は、この種の光学フィルムに適用可能な各種の透明フィルム材を適用することができ、特に光学異方性の小さなフィルム材が好ましく、この実施形態ではCOP(シクロオレフィンポリマー)やTAC(トリアセチルセルロース)フィルムが適用される。但し、製造工程でエッチング等のWetプロセスを適用する場合は、吸水による体積変化が大きいことによりTACフィルムは好ましくない。また金属線状部12を直線偏光板7側に配置する場合には、例えばPET(ポリエステルテレフタレート)フィルム等、光学異方性の大きなフィルム材を適用してもよい。また転写法により賦型樹脂層16、第1及び第2の金属線状部12、13のみ直線偏光板7に配置してもよく、この場合、基材15には、PETフィルム、ポリオレフィンフィルム、離型層付フィルム等、製造工程での意図しない剥離が生じない範囲で各種基材を適用可能である。
Here, as this
賦型樹脂層16は、賦型処理可能な各種の硬化性樹脂を適用することができるものの、この実施形態では紫外線硬化性樹脂が適用される。なお基材15を加熱して軟化させた状態で賦型用金型に押圧して賦型処理しても良く、この場合、賦型樹脂層16は、基材15により構成されることになる。
Although various curable resins that can be subjected to a molding process can be applied to the
なお賦型樹脂層16の表面には、金属線状部12、13との密着性を向上するために密着層を設けるようにしてもよい。この密着層は特に制限されないが、主としてSi又はその化合物を適用することができ、SiOx(xは1以上2以下)、SiC、などが好ましい。なお、これらは、例えばスパッタリング等の表面処理により作製することができる。密着層の厚さは2nm以上30nm以下であることが好ましく、2nm以上10nm以下である事がより好ましい。
An adhesive layer may be provided on the surface of the shaping
このように基材15に賦型樹脂層16を設け、この賦型樹脂層16の賦型処理により凹状溝11の連続による周期構造を作製する代わりに、ガラス板材の表面処理により凹状溝を作製してこの種の周期構造を作製する場合等、凹状溝による周期構造には、種々の作製方法を広く適用することができる。
In this way, instead of providing the shaping
金属線状部12、13に係る金属材料は、例えば各種の導体に係る金属、合金、金属化合物等を広く適用することができるものの、アルミニウム、ニッケル、クロム、銀の何れかによる金属、これら何れかの金属による合金、これら金属の化合物を適用することが望ましい。なお透過を制限する電磁波を効率良く反射する観点からは、アルミニウム、ニッケル、銀等の反射率の高い金属、合金、化合物を適用することが望ましく、可視光に対しては特にアルミニウムが好ましい。またこれとは逆に、透過を制限する電磁波の反射を抑圧する観点からは、クロム等の反射率の低い金属、合金、化合物を適用することが望ましい。
Although the metal material which concerns on the metal
金属線状部12、13は、複数の層構造により作製しても良い。このような層構造により作製することにより、例えば金属線状部12、13の上下から入射する入射光に対して特性を異ならせ、金属線状部12、13の両面の色合いを異ならせたりすることができる。
The metal
なお金属線状部12、13の作製においては、蒸着、スパッタリングにより作製することができ、さらには化学気相成長、原子層堆積法等の適用も可能である。
The metal
〔製造工程〕
図5は、偏光子4の製造工程を示すフローチャートである。この製造工程は、ロールに巻き取った長尺透明フィルム材により基材15が提供される。この製造工程は、ロールより基材15を引き出して搬送しながら、凹凸形状作製工程SP2により、基材15の表面に凹凸形状を作製する。
〔Manufacturing process〕
FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing process of the
より具体的に、この凹凸形状作製工程では、図6(A)に示すように、始めに、基材15に紫外線硬化性樹脂の塗工液を塗工した後、周側面に微細凹凸形状が作製されている賦型用金型であるロール版に基材15を押圧して搬送しながら、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させ、その後、硬化した紫外線硬化性樹脂を基材15と一体にロール版より剥離する。これによりこの工程では、図6(B)に示すように、ロール版の周側面に形成された微細凹凸形状を転写して、基材15の表面に、凹状溝11の繰り返しによる凹凸形状を作製する。
More specifically, in this uneven shape manufacturing step, as shown in FIG. 6 (A), first, after applying an ultraviolet curable resin coating liquid to the
続いて偏光子4の製造工程は、必要に応じて密着層作製工程SP3が設けられ、この密着層作製工程SP3において、このようにして作製した凹凸形状による賦型樹脂層16の表面に密着層17を作製する(図6(C))。より具体的に、この実施形態では、スパッタリングによりSiOx層を作製する。
Subsequently, the manufacturing process of the
続いてこの製造工程は、金属線状部作製工程SP4において、蒸着、スパッタリング等により、図6(D)に示すように、凹状溝11が作製されてなる凹凸形状面の全面に、金属材料を堆積させる。ここでこのように凹状溝11が作製されてなる凹凸形状面に金属材料を堆積させる場合、この凹凸形状に係る凹状溝11間である頂部においては、到来する金属材料が順次堆積して第1の金属線状部12が形成されることになる。これに対して凹状溝11に到来する金属材料においては、凹状溝11に侵入して底面に堆積し、その結果、第2の金属線状部13が形成されることになる。これによりこの実施形態では、第1及び第2の金属線状部12、13を作製する。
Subsequently, in this manufacturing process, in the metal linear part manufacturing process SP4, as shown in FIG. 6 (D), a metal material is applied to the entire surface of the concave and convex shape formed by forming the
しかしながら単純に、蒸着、スパッタリング等により金属材料を堆積して金属線状部12、13を作製したのでは、種々に光学特性がばらつき、これにより可視光域の広い波長域で安定にかつ十分に透過率を確保できないことが判った。そこでこの実施形態では、蒸着入射角度6.4度以下により金属材料を堆積して金属線状部12、13を作製する。
However, when the metal
ここで蒸着入射角度は、蒸着材料の到来方向を定義する角度であり、蒸着対象箇所の鉛直方向を0度として、この鉛直方向と蒸着源の方向との成す角度である。図7に示すように、円筒形状によるロールの周側面に密着層17、凹凸形状面を作製してなる基材15を配置し、蒸着による金属材料の堆積を観察した。なお基材15は、凹状溝11の延長方向がロールの中心軸の延長方向と平行となる向きに配置した。ここで蒸着入射角度θが小さい場合には、図8(A)に示すように、凹状溝11間の頂部、凹状溝11の底面に、金属材料の到来方向に向かって金属材料層が成長して、あたかも厚みが増大するように第1及び第2の金属線状部12、13が形成される。
Here, the vapor deposition incident angle is an angle that defines the arrival direction of the vapor deposition material, and is an angle formed by this vertical direction and the direction of the vapor deposition source, where the vertical direction of the vapor deposition target portion is 0 degree. As shown in FIG. 7, the
これに対して蒸着入射角度θが大きくなると、凹状溝11間の頂部、凹状溝11の底面には、この蒸着入射角度θに対応する金属材料の到来方向に向かって金属材料層が成長して第1の金属線状部12が形成される。これにより図8(B)に示すように、第1の金属線状部12は、蒸着入射角度θに係る方向に傾いて形成される。また第2の金属線状部13は、十分に金属材料が凹状溝11に侵入しなくなることにより、厚みが不十分に形成され、さらには底面に偏って作製される。ここでこのように第1の金属線状部12が斜めに傾くように形成されると、隣接する金属線状部12間の空隙幅S(図6(E)参照)が低下することにより、第1の金属線状部12に係る開口率が低下することになる。このように開口率が低下すると、さらには底面に係る第2の金属線状部13の厚みが薄くなると、偏光子においては、光学特性が劣化し、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できなくなる。
On the other hand, when the vapor deposition incident angle θ increases, a metal material layer grows on the top portion between the
ここで蒸着入射角度θは、蒸着対象の各部で異なり、これにより単純に蒸着、スパッタリング等により金属材料を堆積して金属線状部12、13を作製したのでは、各部で種々に光学特性がばらつき、これにより可視光域の広い波長域で安定にかつ十分に透過率を確保できないことが判った。
Here, the vapor deposition incident angle θ is different for each part to be vapor-deposited. Thus, when the metal
種々に検討した結果、このような第1の金属線状部12の傾き、第2の金属線状部の厚み及び偏りは、蒸着入射角度6.4度以下により、より好ましくは蒸着入射角度4度以下により金属材料を堆積して、実用上十分に低減することができ、これにより偏光子の全面で特性のばらつきを充分に低減し、視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できないことが判った。
As a result of various examinations, the inclination of the first metal
このためこの実施形態では、図7において模式的に示すように、蒸着入射角度0度を中心にした±6.4度の範囲に開口を設けてなるスリットSHを、蒸着源と蒸着対象との間に設け、これにより蒸着入射角度6.4度以下により金属材料を堆積する。なおこれに代えて、又はこれに加えて、蒸着対象に対して充分に蒸着源を大面積により作製したり、蒸着対象の各部の鉛直向が蒸着源の方向となるように蒸着対象を曲面形状により配置したりしてもよい。 For this reason, in this embodiment, as schematically shown in FIG. 7, a slit SH having an opening in a range of ± 6.4 degrees centered on a deposition incident angle of 0 degrees is provided between the deposition source and the deposition target. The metal material is deposited at a deposition incident angle of 6.4 degrees or less. Instead of this, or in addition to this, a sufficiently large deposition source is prepared for the deposition target, or the deposition target is curved so that the vertical direction of each part of the deposition target becomes the direction of the deposition source. You may arrange by.
このようにして金属材料を堆積して第1及び第2の金属線状部12、13を作製すると、続いてこの製造工程は、エッチング工程SP5により隣接する第1の金属線状部12間の空隙幅Sを拡大する。
When the metal material is deposited in this manner to produce the first and second metal
すなわちこのように蒸着、スパッタリング等により金属材料を堆積する場合、第1及び第2の金属線状部12、13の間の、凹状溝11の壁面にも金属材料が付着することになるものの、この壁面に付着する金属材料は、極めて少量であって厚みが薄く、これにより金属材料層として機能することなく、金属線状部12、13は、幅方向について、隣接する金属線状部12、13との間で絶縁性が担保され、偏光子4においては、偏光面による透過率の選択性が担保される。
That is, when depositing a metal material by vapor deposition, sputtering, etc., the metal material will also adhere to the wall surface of the
〔エッチング工程〕
しかしながら例えば蒸着により金属材料を堆積させる場合にあっては、蒸着速度等の金属材料堆積の条件により、図6(E)により示すように、第1の金属線状部12において、厚み方向だけでなく、幅方向にも金属材料が成長し、その結果、隣接する第1の金属線状部12間の空隙幅Sが極端に低下する恐れがある。このように空隙幅Sが極端に低下すると、第1の金属線状部12おける開口率(金属線状部12の繰り返し方向に係る空隙幅Sの部位の占める割合)が低下し、その結果、透過率が低下することになる。
[Etching process]
However, in the case of depositing a metal material by vapor deposition, for example, depending on the metal material deposition conditions such as the vapor deposition rate, as shown in FIG. In addition, the metal material grows in the width direction, and as a result, the gap width S between the adjacent first metal
これによりこの実施形態では、エッチング液を使用したエッチングにより開口率を増大させる。図9(A)及び(B)は、このエッチングによる特性の変化を示す特性曲線図である。この図9において、Tp、Tsは、それぞれ透過軸方向及び吸収軸方向の透過率であり、Rp、Rsは、それぞれ透過軸方向及び吸収軸方向の反射率である。またピッチPを64nm、凹状溝11は深さDを60nm、金属線状部12、13の厚みT(=T1、T2)を40nm、空隙幅Sを30nmにより作製した例である。なお金属材料はアルミニウムである。図9(A)は、隣接する第1の金属線状部12間の空隙幅Sが最少部分で20nmであり、この例では透過軸方向の透過率Tpの波長による変化が著しく、また透過率自体も小さいことが判る。また透過軸方向の反射率Rpも大きいことが判る。
Thus, in this embodiment, the aperture ratio is increased by etching using an etching solution. 9A and 9B are characteristic curve diagrams showing changes in characteristics due to this etching. In FIG. 9, Tp and Ts are transmittances in the transmission axis direction and the absorption axis direction, respectively, and Rp and Rs are reflectances in the transmission axis direction and the absorption axis direction, respectively. In addition, the pitch P is 64 nm, the
これに対して図9(B)は、この図9(A)の構成の偏光子を、濃度0.01mol/lの水酸化ナトリウム水溶液によるエッチング液(温度23度)に40±5秒の範囲で漬したものである。これにより隣接する第1の金属線状部12間の空隙幅Sは最少部分が36〜40nmに変化し、また厚みTは、元の厚みから−3nm未満の範囲に変化した。この図9(B)によれば、特性が向上し、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できることが判る。なおエッチング処理では、金属線状部12の厚みTも減少することになるものの、この厚みTの減少に比して空隙幅Sをいち早く広げることができる。しかしながらエッチング時間が余りに長いと、第2の金属接状部13の厚みが薄くなって光学特性が劣化し、特に吸収軸方向の反射率Rsが急激に低下する。しかしながら余りにエッチング時間が短いと、透過軸方向の透過率Tpが低下する。これによりエッチング時間は、濃度0.005mol/l以上0.015mol/l以下の水酸化ナトリウム水溶液により液温15度以上34度以下でエッチングする場合、10秒以上60秒以下であることが望ましい。
On the other hand, FIG. 9B shows a case where the polarizer having the structure shown in FIG. 9A is applied to an etching solution (temperature 23 ° C.) with a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 0.01 mol / l in a range of 40 ± 5 seconds. It is pickled in. As a result, the minimum gap width S between the adjacent first metal
なおこのようなウエットエッチングに代えて、いわゆるドライエッチングにより空隙幅Sを広げるようにしてもよい。また実用上充分に空隙幅Sが確保されている場合には、エッチング工程を省略してもよい。なおこのエッチング工程により、凹状溝11の壁面に付着した金属材料も全部又は一部が除去され、これにより第1及び第2の金属線状部12、13間の絶縁性を向上して特性を向上することができる。
Instead of such wet etching, the gap width S may be widened by so-called dry etching. Further, when the gap width S is sufficiently secured in practice, the etching process may be omitted. This etching process also removes all or part of the metal material adhering to the wall surface of the
このようにして金属線状部12、13を作製すると、この製造工程は、ロールに巻き取って偏光子巻取体が作製され、この偏光子巻取体が続く処理工程に搬送されて直線偏光板との一体化処理、切断処理等が実行される。なお偏光子4を所望の形状に切断した後、直線偏光板7と一体化してもよい。なお製造工程においては、製造途中で長尺フィルム形状による基材を一定のピッチで切断し、例えば金属線状部の作製に供する蒸着工程等にあっては、シート状の基材の処理により実行してもよい。
Thus, when the metal
以上の構成によれば、蒸着入射角度6.4度以下により金属材料を堆積して第1及び第2の金属線状部を作製することにより、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保できるようにして、安定に生産することができる。 According to the above configuration, a metal material is deposited at a deposition incident angle of 6.4 degrees or less to produce the first and second metal linear portions, so that the wire grid polarizer has a wide visible light range. Stable production can be achieved by ensuring sufficient transmittance in the wavelength range.
また隣接する第1の金属線状部間の空隙幅を拡大するエッチング工程を備えることによっても、可視光域の広い波長域で十分に透過率を確保して安定に生産することができる。 In addition, by providing an etching step for expanding the gap width between the adjacent first metal linear portions, it is possible to ensure a sufficient transmittance in a wide wavelength region of the visible light region and stably produce.
また金属材料の密着を図る密着層を作製する密着層作製工程を備えることにより、高い信頼性を確保することができる。 In addition, high reliability can be ensured by including an adhesion layer manufacturing process for manufacturing an adhesion layer for adhesion of a metal material.
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態を種々に組み合わせ、さらには上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
[Other Embodiments]
The specific configuration suitable for the implementation of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the scope of the present invention, and various combinations of the above-described embodiments, and further the configuration of the above-described embodiments. Can be variously changed.
すなわち上述の実施形態では、断面矩形形状により凹状溝を作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図10(A)に示すように、対向する壁面が先細りのテーパ面である断面楔形形状により凹状溝を作製するようにしてもよく、また図10(B)により示すように、全体が正弦波形状による凹凸面形状となる断面形状により凹状溝を作製してもよく、種々の形状を適用することができる。 That is, in the above-described embodiment, the case where the concave groove is formed with a rectangular cross section is described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 10A, the opposing wall surfaces are tapered tapered surfaces. A concave groove may be formed with a wedge-shaped cross section, and as shown in FIG. 10 (B), the concave groove may be formed with a cross-sectional shape having a concavo-convex surface shape with a sinusoidal shape as a whole. The shape can be applied.
また上述の実施形態では、液晶表示装置に関して、液晶セルとバックライトとの間に本発明に係る偏光子を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば金属線状部を多層により作製して充分に反射率を抑圧するようにして、液晶セルを構成する直線偏光板に代えて配置するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the polarizer according to the present invention is disposed between the liquid crystal cell and the backlight has been described for the liquid crystal display device. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a metal linear portion is provided. It may be arranged in place of the linearly polarizing plate constituting the liquid crystal cell so that the reflectance is sufficiently suppressed by being produced by a multilayer.
また上述の実施形態では、液晶表示装置に係る画像表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、プロジェクタによる画像表示装置に適用しても良く、種々の構成に広く適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the image display device according to the liquid crystal display device has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to an image display device using a projector. Can be widely applied to.
1 画像表示装置
2 液晶表示パネル
3 バックライト
4 偏光子
5 液晶セル
6、7 直線偏光板
10 透明部材
11 凹状溝
12、13 金属線状部
15 基材
16 賦型樹脂層
17 密着層
SH スリット
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記凹凸形状の表面に金属材料を堆積させて、前記凹状溝の間の頂部に設けられた前記金属材料による第1の金属線状部と、前記凹状溝の底部に設けられた前記金属材料による第2の金属線状部とを作製する金属線状部作製工程とを備え、
前記金属線状部作製工程は、
蒸着入射角度6.4度以下により前記金属材料を堆積して前記第1及び第2の金属線状部を作製する
偏光子の製造方法。 Concave and convex shape production process for producing a periodic structure with a concave and convex shape by repeating concave grooves with a pitch equal to or less than the shortest wavelength of the wavelength band limiting transmission,
By depositing a metal material on the uneven surface, the first metal linear portion by the metal material provided at the top between the concave grooves and the metal material provided at the bottom of the concave groove A metal linear part production step of producing a second metal linear part,
The metal linear part production process includes:
A method for manufacturing a polarizer, comprising depositing the metal material at a vapor deposition incident angle of 6.4 degrees or less to produce the first and second metal linear portions.
請求項1に記載の偏光子の製造方法。 The method for producing a polarizer according to claim 1, further comprising an etching step of enlarging a gap width between the adjacent first metal linear portions.
請求項1又は請求項2に記載の偏光子の製造方法。 The manufacturing method of the polarizer of Claim 1 or Claim 2 provided with the contact | glue layer preparation process which produces the contact | adherence layer which adheres the said metal material on the said uneven | corrugated shaped surface.
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