JP3486334B2 - How to make a polarizer - Google Patents
How to make a polarizerInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光の偏光を制御す
る偏光子の作製方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a polarizer for controlling the polarization of light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】偏光子は、無偏光の光を偏光した光に変
えるものであり、偏光状態の測定や、偏光を利用した顕
微鏡や、サングラス等に広く用いられている。特に、近
年では、液晶表示体が爆発的に普及したことに伴い、偏
光子は飛躍的にその需要を伸ばしている。光アイソレー
タ等の光通信用デバイスの部品としては、開口の大きさ
がミリメートル程度のもので、高性能、薄型、安価なも
のが切望されている。2. Description of the Related Art Polarizers convert unpolarized light into polarized light, and are widely used for measuring the state of polarization, microscopes using polarized light, sunglasses, and the like. Particularly, in recent years, with the explosive spread of liquid crystal displays, the demand for polarizers has dramatically increased. As components of optical communication devices such as optical isolators, apertures having a size of about millimeter, high performance, thin shape, and low cost are desired.
【０００３】偏光子には、（１）透明体の反射を利用し
たもの、（２）複屈折性を利用したもの、（３）２色性
を利用したもの、の３種類が知られているが、実用的に
は（２）複屈折性を利用したもの、または（３）２色性
を利用したものが主に用いられている。Three types of polarizers are known: (1) one that utilizes reflection from a transparent body, (2) one that utilizes birefringence, and (3) one that utilizes dichroism. However, in practice, (2) those utilizing birefringence or (3) those utilizing dichroism are mainly used.
【０００４】複屈折性を利用したものとしては、方解石
のような複屈折性結晶を２個接着して用いられる例が多
く知られている。これらは、高い光透過率および良好な
偏光度が得られるが、価格が高く、大面積のものが得に
くく、また小型化が困難である、という問題がある。As the one utilizing the birefringence, there are many known examples in which two birefringent crystals such as calcite are adhered and used. Although these have high light transmittance and good polarization degree, they have a problem that they are expensive, it is difficult to obtain a large area, and it is difficult to miniaturize them.
【０００５】２色性を利用したものとしては、光の直交
する２成分で吸収度や反射率が異なることを利用して偏
光作用をもたせたものがある。最も代表的な２色性を利
用した偏光子としては、ポリビニルアルコール等の高分
子フィルムを配向したものにヨウ素や染料等の２色性分
子で染色したものがあり、これは２色性分子が高分子フ
ィルムの配向方向に揃うために偏光作用を示すことによ
るものである。実際には、この高分子フィルムを別の支
持膜高分子でサンドイッチして使用する。この偏光子は
高分子フィルムから成るので、価格が安く、大面積のも
のも容易に得られ、液晶表示体用偏光フィルムとして大
量に使用されている。しかし、かかる偏光子は、偏光度
および光透過率が低く、材料が高分子であるため熱や湿
気に対する耐久性が劣る、という問題がある。As one utilizing the dichroism, there is one utilizing a polarization effect by utilizing the fact that two components of light orthogonal to each other have different absorptance and reflectance. The most typical polarizers utilizing dichroism include those obtained by orienting a polymer film such as polyvinyl alcohol and dyed with dichroic molecules such as iodine and dye. This is because the polymer film exhibits a polarization effect in order to align with the orientation direction of the polymer film. In practice, this polymer film is used by sandwiching it with another support film polymer. Since this polarizer is made of a polymer film, it is inexpensive and can easily obtain a large area, and is used in large quantities as a polarizing film for liquid crystal displays. However, such a polarizer has a problem that the degree of polarization and the light transmittance are low, and the material is a polymer, so that it has poor durability against heat and moisture.
【０００６】これらの問題点を解決するため、使用する
光の波長の１／２以下の大きさの幅を有する細線形状の
吸収体を列状形態で透明体中に埋め込んだ偏光子や、透
明基板上にこの吸収体を配置した偏光子が提案されてい
る。例えば、透明体としてガラスや石英等の光透過性の
高いものや、ポリカーボネート等の光透過性と耐熱性が
比較的良好な高分子基板を用い、光の吸収体として金属
や半導体を用いれば、光透過性、偏光度および耐久性に
優れた偏光子を得ることができる。かかる偏光子として
は、透明基板上に金属等の光の吸収体を細線列状に微細
加工して面状態で使用するもの、および透明体と光の吸
収体とを薄膜状に多層に積層して断面に光を通すものが
知られている。前者の偏光子では、良好な偏光度を得る
ために高さの高い細線列を形成する必要がある。しか
し、光の吸収体の細線の幅は光の波長以下であり微細で
あるので、高さの高い細線列を微細加工技術で形成する
には複雑な工程が必要である、という技術的困難性があ
る。また、それによりコスト高になるという問題もあ
る。In order to solve these problems, a polarizer in which thin line-shaped absorbers having a width of ½ or less of the wavelength of light to be used are embedded in a transparent body in a row form, or a transparent body A polarizer in which this absorber is arranged on a substrate has been proposed. For example, if a transparent material having high light transmittance such as glass or quartz, or a polymer substrate having relatively good light transmittance and heat resistance such as polycarbonate is used, and a metal or a semiconductor is used as a light absorber, It is possible to obtain a polarizer excellent in light transmittance, polarization degree and durability. As such a polarizer, a light absorber such as a metal is finely processed into a fine line array on a transparent substrate and used in a planar state, and a transparent body and a light absorber are laminated in a thin film in a multilayer. It is known that light passes through the cross section. In the former polarizer, it is necessary to form a high-height thin line array in order to obtain a good degree of polarization. However, since the width of the thin line of the light absorber is smaller than the wavelength of light and it is fine, it is a technical difficulty that a complicated process is required to form a high height thin line array by the fine processing technology. There is. Further, there is also a problem that the cost becomes high.
【０００７】後者の偏光子では、薄膜の厚さが細線列の
幅となるので、微細パターンを形成する必要がなくコス
トは比較的安くなる。しかし、多層膜からなる立体状の
ものを断面に光を通して使用するので、光の吸収体の厚
さは非常に厚くて良好な偏光度が得られるが、液晶表示
体に用いられるような大面積の偏光子を実現することは
できない。In the latter polarizer, since the thickness of the thin film is the width of the thin line array, it is not necessary to form a fine pattern, and the cost is relatively low. However, since a three-dimensional structure consisting of a multilayer film is used to transmit light through the cross section, the thickness of the light absorber is very thick and a good degree of polarization can be obtained. It is not possible to realize a polarizer.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決すべくなされたものであり、本発明の目的は、光透
過性、偏光度、および耐久性に優れ、かつ、大面積が実
現可能な偏光子の作製方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to achieve excellent light transmission, polarization degree, and durability, and to realize a large area. It is to provide a method for manufacturing a possible polarizer.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の偏光子は、細線
の幅が使用する光の最短波長の１／２以下の大きさであ
る細線形状の光の吸収体が同一方向で同一面上に配置さ
れ、かつ配置された細線形状の光の吸収体が同一方向で
複数層重ねられて、透明体中に埋め込まれていることを
特徴とする。The polarizer of the present invention has a thin line-shaped light absorber whose width is equal to or smaller than 1/2 of the shortest wavelength of the light used, on the same plane in the same direction. And a plurality of thin line-shaped light absorbers arranged in the same direction are stacked in the same direction and embedded in a transparent body.
【００１０】ここで、光の吸収体は金属からなることが
できる。Here, the light absorber may be made of metal.
【００１１】本発明の偏光子の作製方法は、透明体基板
表面に同一方向列状に細線列パターンを形成する位置
に、凹形状を形成する第１工程、該凹形状をスパッタエ
ッチングおよび拡散性物質のデポジションを含む操作に
より楔形状に整形する第２工程、楔形状の細線列パター
ン上に光の吸収体をスパッタリングにより堆積する第３
工程、堆積した光の吸収体のうち、楔形状の上部分に堆
積した光の吸収体がスパッタエッチングにより除去さ
れ、楔形状の底部分に堆積した光の吸収体のみが除去さ
れずに細線列状に残され、該光の吸収体の細線の幅が使
用する光の波長の１／２以下となるように光の吸収体の
細線列を形成する第４工程、および光の吸収体の細線列
を有する透明体基板上に透明体をスパッタリングにより
堆積する第５工程を具備し、前記第３工程、第４工程お
よび第５工程を複数回繰り返して偏光子を作製すること
を特徴とする。In the method for producing a polarizer of the present invention, a first step of forming a concave shape at a position where a fine line array pattern is formed in the same direction on the transparent substrate surface, and the concave shape is sputter-etched and diffusible. Second step of shaping into a wedge shape by an operation including deposition of a substance, third step of depositing a light absorber on a wedge-shaped thin line array pattern by sputtering
Of the light absorbers deposited in the process and the wedge shape, the light absorbers deposited on the upper portion of the wedge shape are removed by sputter etching, and only the light absorber deposited on the bottom portion of the wedge shape is not removed. Step of forming the thin line of the light absorber so that the width of the thin line of the light absorber is 1/2 or less of the wavelength of the light used, and the thin line of the light absorber. The method is characterized by comprising a fifth step of depositing a transparent body on a transparent substrate having rows by sputtering, and manufacturing a polarizer by repeating the third step, the fourth step and the fifth step a plurality of times.
【００１２】ここで、光の吸収体は金属からなることが
できる。Here, the light absorber may be made of metal.
【００１３】また、第１工程は、凹形状と嵌合する凸形
状を有する金型を用いて、プレス法または射出成形法に
より凹形状を形成することができる。In the first step, a concave shape can be formed by a pressing method or an injection molding method, using a mold having a convex shape that fits with the concave shape.
【００１４】通常、上記のような構造の偏光子は、超微
細加工を繰り返し施して作製しなければならず、作製工
程が非常に煩雑になり、また、価格も高くなることか
ら、かかる構造のものを偏光子として用いることは今ま
ではなかった。しかし、本発明者らは、このような複雑
な構造のものを簡便に安価に作製する方法を開発し、大
面積の偏光子を製造できることを見いだし、本発明を完
成させた。Usually, a polarizer having the above-mentioned structure must be manufactured by repeating ultrafine processing, which makes the manufacturing process very complicated and the cost is high. Until now, the thing was not used as a polarizer. However, the present inventors have developed a method for easily and inexpensively manufacturing such a complicated structure, and found that a polarizer having a large area can be manufactured, and completed the present invention.
【００１５】本発明の基本となる技術は、基板にまず凹
凸を形成し、この上にスパッタリングにより薄膜を堆積
する際に、その堆積条件を制御することにより、凹凸の
形状を保存したり、整形することを可能とするものであ
る。また、スパッタリングにより薄膜を形成する際に、
２種類のターゲットを用いて２種類の膜を交互に堆積す
れば、三次元構造の偏光子を形成することができる。The technique which is the basis of the present invention is that the unevenness is first formed on the substrate, and when the thin film is deposited on this by sputtering, the deposition conditions are controlled to preserve or shape the unevenness. It is possible to do. Also, when forming a thin film by sputtering,
By alternately depositing two types of films using two types of targets, a three-dimensionally structured polarizer can be formed.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の偏光子の一態様
を示す断面図であり、長手方向に対して垂直に切断した
断面図である。以下に、図１を用いて本発明の偏光子を
説明する。1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a polarizer of the present invention, which is a cross-sectional view cut perpendicularly to the longitudinal direction. Below, the polarizer of this invention is demonstrated using FIG.
【００１７】透明体１０１中に、金属からなる光の吸収
体１０２の細線が同一方向に列状に、かつ厚さ方向に複
数層重なっている。但し、この光の吸収体１０２の細線
の幅ａは使用する光の波長の１／２以下の大きさであ
る。このように光の吸収体は微細化されているので、細
線の長手方向の偏光は吸収、あるいは一部反射される
が、細線に垂直な方向の偏光は透過される。従ってこの
場合は、面型の偏光子として作用する。In the transparent body 101, thin lines of the light absorbers 102 made of metal are stacked in rows in the same direction and in plural layers in the thickness direction. However, the width a of the thin line of the light absorber 102 is 1/2 or less of the wavelength of the light used. Since the light absorber is thus miniaturized, polarized light in the longitudinal direction of the thin line is absorbed or partially reflected, but polarized light in the direction perpendicular to the thin line is transmitted. Therefore, in this case, it acts as a planar polarizer.
【００１８】透明体としては、ガラスや石英等の透明な
無機材料、およびポリカーボネート、ポリメチルメタク
リレート、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の光透過率
の高い有機高分子材料を使用することができる。また、
光の吸収体としては、アルミニウム、クロム、チタン、
ニッケル、金、銀等の金属、およびアモルファスシリコ
ン、ガリウムヒ素等の半導体を用いることができる。こ
れらは幅広い波長領域で光の吸収を持つため、適してい
る。As the transparent body, a transparent inorganic material such as glass or quartz, and an organic polymer material having a high light transmittance such as polycarbonate, polymethylmethacrylate, silicone resin or epoxy resin can be used. Also,
As the light absorber, aluminum, chromium, titanium,
Metals such as nickel, gold, and silver, and semiconductors such as amorphous silicon and gallium arsenide can be used. These are suitable because they have light absorption in a wide wavelength range.
【００１９】図１に示すかかる構造の偏光子は、従来技
術を用いても原理的には作製できなくはない。例えば、
透明体上に金属層を形成し、細線列状のパターンを形成
してエッチングにより細線化し、次いで透明体を堆積し
て埋め込むという工程を必要な層の数だけ繰り返せば、
原理的には作製できる。しかし、この方法では高度な微
細加工の技術が必要であるため加工が難しく、しかもか
かる微細加工の工程を複数回繰りかえさなければなら
ず、かつ、非常に価格が高いものになって、現実的では
ない。実際、本発明のような、かかる構造の偏光子は今
まで存在していなかった。The polarizer having such a structure shown in FIG. 1 can be manufactured in principle even by using the conventional technique. For example,
If you repeat the process of forming a metal layer on a transparent body, forming a fine line array pattern, thinning by etching, and then depositing and embedding the transparent body as many times as necessary,
It can be manufactured in principle. However, this method requires advanced microfabrication technology, which makes it difficult to fabricate, and the microfabrication process must be repeated a plurality of times. is not. In fact, a polarizer having such a structure as in the present invention has not existed until now.
【００２０】図２〜図９に本発明の偏光子を製造する工
程を示す。2 to 9 show steps of manufacturing the polarizer of the present invention.
【００２１】図２に示すように、透明体２０１の表面の
光の吸収体の細線を形成する位置にエッチング等で細線
列状の凹部を形成する（第１工程）。ただし、この凹部
は単純な段差からなる凹形状である。この凹部を有する
透明体を、基板にバイアス印加できる状態でスパッタリ
ング装置に搭載する。ただし、このスパッタ装置には、
透明体と光の吸収体との２種類のターゲットが設定され
ていて、以下に示すように交互にスパッタリングに供さ
れる。図３に示すように、透明体２０１に透明体２０２
をスパッタリングにより堆積する（第２工程）。ただ
し、単純な段差状の凹部が整形されて図３に示す楔形状
になるように、基板にバイアス印加する電圧および装置
内のガス圧を調整する。次いで、この上に、光の吸収体
２０３をスパッタリングすると、図４に示すような、光
の吸収体が楔形状の底部分で相対的に厚く堆積した基板
が得られる（第３工程）。これをスパッタエッチングす
ると、光の吸収体の堆積が相対的に薄い上方部分はエッ
チングされやすく、相対的に厚い楔形状の底部分はエッ
チングされにくいため、楔形状の底部分の光の吸収体が
エッチングされずに残り、図５に示すような光の吸収体
２０３の細線列が形成される（第４工程）。この上に、
透明体２０４をバイアス印加してスパッタリングする
と、図６に示すような透明体２０４の楔形状が形成され
る（第５工程）。次いで、基板にバイアス印加する電圧
およびガス圧を調製しつつ、光の吸収体をスパッタリン
グすると楔形状が形成される。この楔形状も図４で示し
たものと同様に、楔形状の底部分で光の吸収体２０５が
相対的に厚く堆積し、上部分で相対的に薄く堆積してい
る。As shown in FIG. 2, fine line array concave portions are formed by etching or the like on the surface of the transparent body 201 at positions where the fine lines of the light absorber are formed (first step). However, this concave portion has a concave shape having a simple step. The transparent body having this concave portion is mounted on the sputtering apparatus in a state where a bias can be applied to the substrate. However, this sputter device
Two types of targets, a transparent body and a light absorber, are set, and they are alternately subjected to sputtering as shown below. As shown in FIG.
Is deposited by sputtering (second step). However, the voltage applied to the substrate and the gas pressure in the device are adjusted so that the simple step-like recess is shaped into the wedge shape shown in FIG. Then, a light absorber 203 is sputtered on this, to obtain a substrate in which the light absorber is relatively thickly deposited on the wedge-shaped bottom portion as shown in FIG. 4 (third step). When this is sputter-etched, the upper part where the light absorber is relatively thin is easily etched, and the relatively thick wedge-shaped bottom is difficult to etch. The fine line array of the light absorber 203 as shown in FIG. 5 is formed without being etched (fourth step). On top of this,
When the transparent body 204 is biased and sputtered, a wedge shape of the transparent body 204 as shown in FIG. 6 is formed (fifth step). Then, a wedge shape is formed by sputtering the light absorber while adjusting the voltage and gas pressure for applying a bias to the substrate. Similarly to the wedge shape shown in FIG. 4, the light absorber 205 is relatively thickly deposited at the bottom portion of the wedge shape and relatively thinly deposited at the upper portion thereof.
【００２２】従って、透明体を楔形状に堆積し（第５工
程）、光の吸収体をスパッタリングにより堆積した（第
３工程）後、エッチングして楔形状の底部にのみ吸収体
が残り細線列状を形成する（第４工程）という一連の工
程を繰り返すことにより、図７に示す２層目の光の吸収
体２０５の細線列が形成される。さらに、上述の第５工
程、第３工程、第４工程を形成する層数に応じて必要回
数繰り返すことにより、所望の複数層の細線列が透明体
中に埋め込まれた図８に示す構造のものが得られる。最
後に、表面を平坦化することが必要な場合は、透明体２
０６をバイアスをかけずにスパッタリングし、平坦化し
て図９の偏光子を作製する。Therefore, the transparent body is deposited in a wedge shape (fifth step), and the light absorber is deposited by sputtering (third step), and thereafter, the absorber remains only on the bottom portion of the wedge shape by etching and the fine line array. By repeating a series of steps of forming the shape (fourth step), the thin line array of the light absorber 205 of the second layer shown in FIG. 7 is formed. Further, by repeating the above-mentioned fifth step, the third step, and the fourth step a necessary number of times according to the number of layers to be formed, a desired plurality of layers of fine line arrays are embedded in the transparent body, and thus the structure shown in FIG. Things are obtained. Finally, if it is necessary to flatten the surface, the transparent body 2
No. 06 is sputtered without being biased and flattened to manufacture the polarizer of FIG.
【００２３】本発明の方法によれば、透明体基板上の形
成する細線列状の位置に凹パターンを最初に形成してお
くので、その後は同一の装置内でスパッタリングとスパ
ッタエッチングとを繰り返すことのみで、吸収体の細線
列を三次元的に埋め込んだ偏光子を形成することができ
る。従って、単純な操作で経済的に偏光子を製造するこ
とができる。ただし透明体中に埋め込まれる光の吸収体
の細線列状パターンは、可視光や近赤外領域ではサブミ
クロンの大きさのものになるため、高度な微細加工が必
要になる。微細加工技術としては、ＬＳＩ製造に用いら
れる紫外線縮小投影露光や電子ビーム露光と、ドライエ
ッチングとの組み合わせが最も一般的である。According to the method of the present invention, since the concave pattern is first formed at the position of the fine line array to be formed on the transparent substrate, thereafter, the sputtering and the sputter etching are repeated in the same apparatus. Only with this, it is possible to form a polarizer in which the thin line array of the absorber is three-dimensionally embedded. Therefore, the polarizer can be economically manufactured by a simple operation. However, since the fine line array pattern of the light absorber embedded in the transparent body has a size of submicron in the visible light and near-infrared region, a high degree of fine processing is required. The most common microfabrication technique is a combination of ultraviolet reduction projection exposure or electron beam exposure used in LSI manufacturing, and dry etching.
【００２４】光ディスクや磁気ディスクの製造に使用さ
れているプレス法や射出成形を組み合わせれば、上述の
凹形状を形成する金型を作製しておくことにより、その
後は露光やエッチングを行わずに、直接、凹形状を有す
る透明体基板を製造することができるので、より経済的
である。By combining the pressing method and the injection molding used in the production of optical disks and magnetic disks, the mold for forming the above-mentioned concave shape is prepared in advance, and thereafter, exposure and etching are not performed. Since it is possible to directly manufacture a transparent substrate having a concave shape, it is more economical.
【００２５】図１０〜図１２に本発明に用いられる光の
吸収体細線３０１の配列パターンを例示した。本発明に
おいては、図１０に示したように、利用デバイスの開口
より長い細線が規則的に配列されている構造でもよく、
図１１に示したように、等幅の光の吸収体の細線が等周
期で並んだものではなく、不均一な幅の細線がアトラン
ダムに配列されたものでもよい。特定方向への回折作用
を避けるためには、むしろ、ある程度ランダムに配置す
る場合もある。ここで、「周期」とは、隣接する細線の
中心間の距離をいうものとする。本発明においてはま
た、図１２に示すように、光の吸収体の細線の長さが細
線の幅に対して十分長ければ、細線列は連続していなく
てもかまわない。これらの細線列では、その平均周期を
使用する光の波長より短くすると偏光度を向上させるこ
とができる。10 to 12 exemplify the arrangement pattern of the light absorber thin lines 301 used in the present invention. In the present invention, as shown in FIG. 10, a structure in which fine wires longer than the opening of the device to be used may be regularly arranged,
As shown in FIG. 11, the thin lines of the light absorbers of equal width are not arranged in the same period, but the thin lines of non-uniform width may be arranged at random. In order to avoid the diffracting effect in a specific direction, it may be arranged at random to some extent. Here, the “cycle” refers to the distance between the centers of adjacent thin lines. In the present invention, as shown in FIG. 12, if the length of the fine line of the light absorber is sufficiently longer than the width of the fine line, the fine line array may not be continuous. In these thin line arrays, the degree of polarization can be improved by making the average period shorter than the wavelength of light used.
【００２６】なお、単純な段差の凹形状を有する透明体
の上に、スパッタリングにより透明体を形成する際は、
光の吸収体または透明体の付着反応と、イオンによるエ
ッチング反応の両方の反応が共存し、イオンのガス圧や
基板へのバイアス印加を変化させると、方向性のあるイ
オン、方向性のない中性分子、およびエッチングされた
物質の再付着の寄与が変化する。これらガス圧とバイア
ス印加を定量的に制御することにより、凹凸パターンを
保持したり、楔形状に整形したり、あるいは完全に平坦
化することも可能である。When a transparent body is formed by sputtering on a transparent body having a simple stepped concave shape,
When both the reaction of attaching light absorber or transparent material and the reaction of etching reaction by ions coexist, and when the gas pressure of the ions and the bias application to the substrate are changed, directional ions, non-directional The reattachment contribution of the organic molecules and the etched material changes. By quantitatively controlling the gas pressure and bias application, it is possible to retain the uneven pattern, shape it into a wedge shape, or completely flatten it.
【００２７】楔形状に整形した細線列に別のターゲット
である金属をスパッタリングすると、楔形があまり急峻
でなければ、楔形状の底部分に相対的に厚く形成され
る。ただし楔形が急峻になりすぎると、イオンが入りに
くくなり、逆に底部分が薄くなるので、ターゲットの配
置等を勘案して、楔形の形状を決める必要がある。When a thin metal wire, which is shaped like a wedge, is sputtered with another target, that is, a metal, if the wedge shape is not too steep, it is relatively thickly formed at the bottom of the wedge shape. However, if the wedge shape becomes too steep, it becomes difficult for ions to enter, and the bottom portion becomes thin conversely, so it is necessary to determine the wedge shape in consideration of the target arrangement and the like.
【００２８】光の吸収体を堆積した後、アルゴン等のガ
スを用いてイオン性の強いスパッタエッチングを行え
ば、光の吸収体の楔形頂部の平坦部や楔形の側面上部は
より早くエッチングされ、結果的に楔形の底部分にのみ
光の吸収体が残り、細線列が形成される。この際、吸収
体を堆積した基板を傾斜して、底部分にイオンが入りに
くい状態にすれば、この効果は更に大きくなる。After depositing the light absorber, if the ionic strong sputter etching is performed using a gas such as argon, the flat portion of the wedge-shaped top portion of the light absorber or the upper portion of the wedge-shaped side surface is etched more quickly. As a result, a light absorber remains only in the bottom portion of the wedge shape, and a fine line array is formed. At this time, if the substrate on which the absorber is deposited is inclined to make it difficult for ions to enter the bottom portion, this effect is further enhanced.
【００２９】このようにして作製した偏光子は、透明性
の高い透明体基板と、光の吸収体細線を多層に重ねて三
次元的に配列しているため、偏光度、光透過率共に優れ
ている。しかも、ガラスと金属、耐熱性プラスチック基
板と金属との組み合わせを用いることにより耐久性にも
問題なく、大面積の偏光子を作製することができ、さら
に前述の経済化を図れる技術、すなわち前述のプレス法
や射出成形を併用すれば比較的コストを低くすることが
できる。また、液晶表示体に用いる場合、液晶を挟む基
板としてこの偏光子の基板で兼ねることが可能になるの
で、部品数を低減することができるというメリットもあ
る。The thus-produced polarizer is excellent in both the degree of polarization and the light transmittance because it has a transparent substrate with high transparency and light absorbing fine wires stacked three-dimensionally. ing. Moreover, by using a combination of glass and metal, and a heat-resistant plastic substrate and metal, there is no problem in durability, and a large-area polarizer can be manufactured. If a pressing method and injection molding are used together, the cost can be relatively reduced. Further, when it is used for a liquid crystal display, the substrate of this polarizer can also serve as a substrate for sandwiching the liquid crystal, so that there is an advantage that the number of parts can be reduced.
【００３０】[0030]
【実施例】以下に、実施例を示して本発明をより具体的
に説明する。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.
【００３１】実施例１
１２インチ角の石英ガラスにホトレジストを０．４μｍ
塗布し、ｉ線ステッパを用いて、線幅０．２５μｍ、平
均周期０．５μｍの、長さと周期は均一でないが同一方
向を向いた細線列パターンを、ステップ＆リピート方式
で全面露光した。これを現像した後、Ｃ2 Ｆ6 ガスを用
て反応性イオンエッチングを行い、深さ０．２５μｍと
なるように石英ガラスをエッチングした。ホトレジスト
を除去した後、ＳｉＯ2 およびアルミニウムの２種類の
ターゲットを設置したバイアススパッタリング装置を用
いて、基板に印加されるＲＦバイアスが６０Ｗ、アルゴ
ンガス圧が２ｍＴｏｒｒ、ガス流量が９０ＳＣＣＭの条
件下で、ＳｉＯ2 を楔形頂部の平坦部での厚さが０．５
μｍとなるように、スパッタリングにより堆積した。整
形された楔形状は、平均傾斜角が５０度であった。Example 1 0.4 μm photoresist was applied to 12 inch square quartz glass.
After coating, a fine line array pattern having a line width of 0.25 μm and an average period of 0.5 μm, which is not uniform in length and period but faces the same direction, was exposed on the entire surface by an i-line stepper using a step & repeat method. After developing this, reactive ion etching was performed using C 2 F 6 gas to etch the quartz glass to a depth of 0.25 μm. After removing the photoresist, using a bias sputtering apparatus in which two types of targets, SiO 2 and aluminum, were installed, the RF bias applied to the substrate was 60 W, the argon gas pressure was 2 mTorr, and the gas flow rate was 90 SCCM. SiO 2 has a thickness of 0.5 at the flat portion of the wedge-shaped top.
It was deposited by sputtering to have a thickness of μm. The shaped wedge shape had an average tilt angle of 50 degrees.
【００３２】この上に、バイアス印加せずにアルゴンガ
ス圧が５ｍＴｏｒｒ、ガス流量が６０ＳＣＣＭの条件下
で、アルミニウムを楔形頂部の平坦部での厚さが０．２
５μｍとなるように堆積した後、ＲＦバイアスが１５０
Ｗ、アルゴンガス圧が１．５Ｐａ、ガス流量が３０ＳＣ
ＣＭの条件下で、基板に対して垂直から３０度斜めの方
向から１０分間エッチングした。楔形頂部の平坦部およ
び楔形上部分に堆積したアルミニウムはエッチングで除
去され、楔型の底部分に堆積したアルミニウムのみが残
されて、厚さ０．２μｍ、幅０．１５μｍの断面が逆三
角形の形状のアルミニウム細線が同方向に列状に並んだ
細線列を形成した。その後、上記のＳｉＯ2 を堆積した
後アルミニウム細線列を形成する工程を４回繰り返し
て、合計５層からなるアルミニウム細線列を形成した。
最後に、バイアスを印加せずに、ＳｉＯ2 を堆積して表
面を平坦化して偏光子を作製した。ただし最後に堆積し
たＳｉＯ2 の厚さは、最も薄い部分で１μｍであった。On top of this, the thickness of aluminum in the flat portion of the wedge-shaped top was 0.2 under the conditions of argon gas pressure of 5 mTorr and gas flow rate of 60 SCCM without bias application.
After depositing to a thickness of 5 μm, the RF bias is 150
W, argon gas pressure 1.5Pa, gas flow rate 30SC
Under the condition of CM, etching was performed for 10 minutes from a direction oblique to the substrate at an angle of 30 degrees from the vertical. The aluminum deposited on the flat portion and the upper portion of the wedge shape is removed by etching, leaving only the aluminum deposited on the bottom portion of the wedge shape, and the cross section having a thickness of 0.2 μm and a width of 0.15 μm has an inverted triangular shape. A thin wire row was formed by arranging thin aluminum wires in a shape in the same direction. After that, the step of depositing SiO 2 and then forming the aluminum thin wire array was repeated four times to form an aluminum thin wire array having a total of 5 layers.
Finally, without applying a bias, SiO 2 was deposited and the surface was flattened to prepare a polarizer. However, the thickness of the finally deposited SiO 2 was 1 μm at the thinnest portion.
【００３３】得られた偏光子の偏光特性を測定したとこ
ろ、光透過率が６５％で偏光度が９９．５％の良好な特
性が得られた。When the polarization characteristics of the obtained polarizer were measured, good characteristics with a light transmittance of 65% and a polarization degree of 99.5% were obtained.
【００３４】なお、光透過率および偏光度は以下の方法
により測定した。The light transmittance and the degree of polarization were measured by the following methods.
【００３５】光透過率： スーパールミネッセンスダイ
オード（ＳＬＤ：ＮＴＴエレクトロニクス社製）からの
波長１．５５μｍの光を光ファイバに導入し、光ファイ
バと測定する基板を垂直に配置し、透過する強度を光検
出器で測定した。作製した偏光子の測定強度を基板とし
て用いた石英ガラスの測定強度で割り算することによ
り、光透過率を測定した。Light Transmittance: Light having a wavelength of 1.55 μm from a super luminescence diode (SLD: manufactured by NTT Electronics) is introduced into an optical fiber, the optical fiber and a substrate to be measured are vertically arranged, and the intensity of the transmitted light is measured. It was measured with a detector. The light transmittance was measured by dividing the measured intensity of the produced polarizer by the measured intensity of the quartz glass used as the substrate.
【００３６】偏光度： 上記測定系の光ファイバと測定
用基板の間に、グラントムソン偏光子を挿入し、偏光方
向を細線列方向とその直交方向で吸収強度を測定した。
その強度をそれぞれＩ（//），Ｉ（⊥）とし、以下の演
算式Ｉ（⊥）／（Ｉ（//）＋Ｉ（⊥））により偏光度を
求めた。Polarization Degree: A Glan-Thompson polarizer was inserted between the optical fiber of the above measurement system and the measurement substrate, and the absorption intensity was measured in the direction of the thin line and the direction orthogonal thereto.
The intensity was defined as I (//) and I (⊥), and the degree of polarization was determined by the following arithmetic expression I (⊥) / (I (//) + I (⊥)).
【００３７】実施例２
電子ビーム露光およびドライエッチングを用いて、ニッ
ケル・リン金型上に、線幅０．１５μｍ、高さ０．２μ
ｍ、平均周期０．３５μｍの、長さと周期が均一でない
が同一方向を向いた凸状の細線列パターンを形成した。
次いで、この金型にポリカーボネートを射出成形して厚
さ２ｍｍの基板とし、片面に凹形状の細線列パターンを
転写した。この基板をＳｉＯ2 とアルミニウムの２つの
ターゲットを設置したバイアススパッタリング装置に搭
載し、基板にＲＦバイアスを７０Ｗかけ、アルゴンガス
圧が２ｍＴｏｒｒ、ガス流量が９０ＳＣＣＭの条件下
で、ＳｉＯ2 を楔形頂部の平坦部分で０．６μｍの厚さ
となるように、スパッタリングにより堆積した。整形さ
れた楔形状は平均傾斜角が５５度であった。この上に、
バイアス印加せずにアルゴンガス圧５ｍＴｏｒｒ、ガス
流量６０ＳＣＣＭの条件下で、アルミニウムを楔形頂部
の平坦部分の厚さが０．２μｍとなるように堆積した
後、ＲＦバイアスが１５０Ｗ、アルゴンガス圧が１．５
Ｐａ、ガス流量が３０ＳＣＣＭの条件下で、基板に対し
て垂直から３０度斜めの方向から７分間エッチングし
た。楔形頂部の平坦部および楔形上部分に堆積したアル
ミニウムはエッチングで除去され、楔形底部分に堆積し
たアルミニウムのみが残されて、厚さ０．１５μｍ、幅
０．１μｍの断面が逆三角形の形状のアルミニウム細線
が同方向に列状に並んだ細線列が形成された。その後、
上記の工程を１４回繰り返して、合計１５層からなるア
ルミニウム細線列を形成した。最後に、バイアスを印加
せずに、ＳｉＯ2 を堆積し、表面を平坦化して偏光子を
作製した。ただし最後に堆積したＳｉＯ2 の厚さは、最
も薄い部分で１μｍであった。Example 2 A line width of 0.15 μm and a height of 0.2 μ were formed on a nickel-phosphorus mold by using electron beam exposure and dry etching.
m, an average period of 0.35 μm, and a fine line array pattern having a uniform length and period but not in the same direction but oriented in the same direction was formed.
Next, polycarbonate was injection-molded into this mold to form a substrate having a thickness of 2 mm, and a concave fine line array pattern was transferred to one surface. This substrate was mounted on a bias sputtering apparatus equipped with two targets of SiO 2 and aluminum, RF bias was applied to the substrate at 70 W, and under conditions of argon gas pressure of 2 mTorr and gas flow rate of 90 SCCM, SiO 2 was wedge-shaped. It was deposited by sputtering so that the flat portion had a thickness of 0.6 μm. The shaped wedge shape had an average inclination angle of 55 degrees. On top of this,
After applying aluminum so that the flat portion of the wedge-shaped top has a thickness of 0.2 μm under the conditions of an argon gas pressure of 5 mTorr and a gas flow rate of 60 SCCM without applying a bias, the RF bias is 150 W and the argon gas pressure is 1 .5
Under conditions of Pa and gas flow rate of 30 SCCM, etching was performed for 7 minutes from a direction oblique to the substrate at an angle of 30 degrees from the vertical. The aluminum deposited on the flat portion and the upper portion of the wedge-shaped top portion is removed by etching, leaving only the aluminum deposited on the bottom portion of the wedge-shaped portion. A thin wire row was formed in which aluminum thin wires were arranged in a row in the same direction. afterwards,
The above steps were repeated 14 times to form an aluminum fine wire array having 15 layers in total. Finally, without applying a bias, SiO 2 was deposited and the surface was flattened to prepare a polarizer. However, the thickness of the finally deposited SiO 2 was 1 μm at the thinnest portion.
【００３８】得られた偏光子の偏光特性を実施例１と同
様にして測定したところ、光透過率が６３％、偏光度が
９９．９９％の良好な特性を得た。The polarizing characteristics of the obtained polarizer were measured in the same manner as in Example 1. As a result, good characteristics were obtained with a light transmittance of 63% and a degree of polarization of 99.99%.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
り、偏光度、光透過率、耐久性に優れた大面積の偏光子
が比較的低コストで得られる。このような偏光子は、特
に明るさおよび視野角度の拡大と共に、耐熱性・耐湿性
が要求される自動車用液晶表示体等への適用も可能であ
り、幅広く様々な分野への適用が可能である。As described in detail above, according to the present invention, a large-area polarizer excellent in polarization degree, light transmittance and durability can be obtained at a relatively low cost. Such a polarizer can be applied to liquid crystal displays for automobiles, etc., which require heat resistance and humidity resistance, as well as widening of brightness and viewing angle, and can be applied to a wide variety of fields. is there.
【図１】本発明の偏光子の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a polarizer of the present invention.
【図２】本発明の偏光子を製造するための第１工程で、
上面に凹形状を形成した状態を示す基板の断面図であ
る。FIG. 2 is a first step for producing the polarizer of the present invention,
It is sectional drawing of the board | substrate which shows the state which formed the concave shape in the upper surface.
【図３】第２工程で楔形状に整形した状態を示す基板の
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the substrate showing a state of being shaped into a wedge in the second step.
【図４】第３工程で光の吸収体が堆積された状態を示す
基板の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate showing a state in which a light absorber is deposited in a third step.
【図５】第４工程で光の吸収体の細線列が形成された状
態を示す基板の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate showing a state in which a thin line array of light absorbers is formed in the fourth step.
【図６】第５工程で楔形状に透明体が堆積された状態を
示す基板の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate showing a state in which a transparent body is deposited in a wedge shape in a fifth step.
【図７】第３工程、第４工程を繰り返して、２層目の光
の吸収体の細線列が形成された状態を示す基板の断面図
である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the substrate showing a state in which a thin line array of light absorbers of the second layer is formed by repeating the third step and the fourth step.
【図８】第５工程、第３工程、第４工程を繰り返して、
４層の細線列が形成された状態を示す基板の断面図であ
る。FIG. 8: Repeating the fifth step, the third step, and the fourth step,
It is sectional drawing of a board | substrate which shows the state in which the thin wire row | line of 4 layers was formed.
【図９】上面を平坦にして偏光子を作製した状態を示す
偏光子の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a polarizer showing a state in which a polarizer is manufactured with its upper surface flat.
【図１０】本発明の偏光子に係る細線列状の配列パター
ンの平面図である。FIG. 10 is a plan view of an array pattern in a thin line array according to the polarizer of the present invention.
【図１１】本発明の偏光子に係る細線列状の配列パター
ンの平面図である。FIG. 11 is a plan view of a thin line array pattern according to the polarizer of the present invention.
【図１２】本発明の偏光子に係る細線列状の配列パター
ンの平面図である。FIG. 12 is a plan view of a thin line array pattern according to the polarizer of the present invention.
１０１ 透明体 １０２ 光の吸収体 ２０１，２０２ 透明体 ２０３ 光の吸収体 ２０４ 透明体 ２０５ 光の吸収体 ２０６ 透明体 ３０１ 光の吸収体細線 101 transparent body 102 Light absorber 201,202 transparent body 203 Light absorber 204 transparent body 205 Light absorber 206 transparent body 301 Light absorber thin wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 彰二郎 宮城県仙台市若林区土樋236番地 (72)発明者 佐藤 尚 宮城県仙台市青葉区荒巻神明町25−６− 202 (56)参考文献 特開 昭58−42003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shojiro Kawakami 236, Tohgu, Wakabayashi-ku, Sendai-shi, Miyagi (72) Inventor Nao Sato 25-6-202 Aramaki Shinmei-cho, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi (56) References JP-A-58-42003 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 5/30
Claims (3)
パターンを形成する位置に、凹形状を形成する第１工
程、 該凹形状をスパッタエッチングおよび拡散性物質のデポ
ジションを含む操作により楔形状に整形する第２工程、 楔形状の細線列パターン上に光の吸収体をスパッタリン
グにより堆積する第３工程、堆積した光の吸収体のう
ち、楔形状の上部分に堆積した光の吸収体がスパッタエ
ッチングにより除去され、楔形状の底部分に堆積した光
の吸収体のみが除去されずに細線列状に残され、該光の
吸収体の細線の幅が使用する光の波長の１／２以下とな
るように光の吸収体の細線列を形成する第４工程、およ
び 光の吸収体の細線列を有する透明体基板上に透明体をス
パッタリングにより堆積する第５工程を具備し、前記第
３工程、第４工程および第５工程を複数回繰り返して偏
光子を作製することを特徴とする偏光子の作製方法。1. A first step of forming a concave shape at a position where a fine line array pattern is formed on the transparent substrate surface in the same direction, the concave shape is formed by an operation including sputter etching and deposition of a diffusible substance. Second step of shaping into a wedge shape, third step of depositing a light absorber on the wedge-shaped thin line array pattern by sputtering, absorption of light deposited on the wedge-shaped upper part of the deposited light absorber The body is removed by sputter etching, and only the light absorbers deposited on the bottom portion of the wedge shape are not removed and are left in the form of fine lines, and the width of the fine lines of the light absorber is 1 of the wavelength of the light used. And a fifth step of forming a thin line array of light absorbers to be ½ or less, and a fifth step of depositing a transparent body on a transparent substrate having the thin line arrays of light absorbers by sputtering. The third step, the fourth step And a method for manufacturing a polarizer, characterized in that the fifth step to prepare a plurality of times repeatedly polarizer.
徴とする請求項１に記載の偏光子の作製方法。2. The method for producing a polarizer according to claim 1, wherein the light absorber is made of metal.
凸形状を有する金型を用いて、プレス法または射出成形
法により凹形状を形成することを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれかに記載の偏光子の作製方法。3. The concave shape is formed in the first step by a press method or an injection molding method, using a mold having a convex shape that fits with the concave shape. The method for producing a polarizer according to any one of 1.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-02-23 JP JP04042998A patent/JP3486334B2/en not_active Expired - Fee Related
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