JP2010072591A - Polarizing element and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は偏光素子、及びその製造方法に関し、特に、ワイヤグリッド方式の偏光素子、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a polarizing element and a manufacturing method thereof, and more particularly to a wire grid type polarizing element and a manufacturing method thereof.
従来、偏光素子としては有機色素を用いた偏光フィルムを用いることが多い。しかし、有機タイプの偏光フィルムは、光吸収による熱で劣化してしまうため、光源ランプの光量を増加させることができない。そのため、輝度向上をできないという問題があった。 Conventionally, a polarizing film using an organic dye is often used as the polarizing element. However, since the organic type polarizing film is deteriorated by heat due to light absorption, the light amount of the light source lamp cannot be increased. Therefore, there has been a problem that the luminance cannot be improved.
一方で、無機材料を用いた偏光素子が注目されている。このような無機型の偏光素子として、例えば、入射光の波長よりも小さい格子ピッチで形成されたライン・アンド・スペース構造により格子に直交する偏光成分を透過し、格子に平行な偏光成分を反射することで偏光分離をするワイヤグリッド方式の偏光素子が種々提案されている。 On the other hand, a polarizing element using an inorganic material has attracted attention. As such an inorganic type polarizing element, for example, a line and space structure formed with a grating pitch smaller than the wavelength of incident light transmits a polarization component orthogonal to the grating and reflects a polarization component parallel to the grating. Various wire grid type polarization elements that perform polarization separation have been proposed.
非特許文献１には、光透過性の基板の表面に金属製のグレーティングを構成する凹凸パターンが形成された偏光素子、及びその製造方法が記載されている。
Non-Patent
特許文献１には、ワイヤーグリッドライン上に、漸次的に屈折率を変化させた層が形成された偏光素子が記載されている。
特許文献２には、ワイヤグリッドを三次元構造とし、共鳴吸収により偏光を吸収し分離する偏光素子が記載されている。
特許文献３には、ワイヤグリッドを多層の積層構造とし、広い波長帯域で高コントラストを実現できる偏光素子が記載されている。
特許文献４には、ワイヤグリッド上に、薄膜を形成することにより反射率を低減しつつコントラストを向上させる偏光素子が記載されている。
非特許文献１の記載の技術では、偏光成分を反射するグレーティング層を設けることで、偏光素子としての機能をもたせている。無機材料であるアルミニウム（Ａｌ）で形成することによって２００℃以上の耐熱性を付与することができる。
In the technique described in Non-Patent
しかし、不要な成分の光を反射して偏光分離を行なう原理上、反射光が光源側に反射する。そのため、反射光が光源の光と干渉し、透過される光が均一な光とならず、光学特性を悪化させるという問題がある。 However, the reflected light is reflected to the light source side on the principle of performing polarization separation by reflecting unnecessary component light. Therefore, there is a problem that the reflected light interferes with the light from the light source, and the transmitted light is not uniform light, which deteriorates the optical characteristics.
特許文献１に記載の技術では、ワイヤグリッドと同様のライン上に漸次的に屈折率が変化する材質、組成、組織を持つ偏光素子を提案している。しかし、漸次的に屈折率を変化させるために複雑な製膜工程と微細加工技術が必要となり、製造工程数が増加、高コストとなってしまうという問題がある。
The technique described in
特許文献２に記載の技術では、ワイヤグリッドを三次元構造とし、共鳴吸収により偏光を吸収し分離する偏光素子を提案している。しかし、共鳴吸収理論では一般的に共鳴する波長が物質の光学特性により限定されてしまうために、可視光領域の波長全体で特性を得ることが難しいという問題がある。
The technology described in
特許文献３に記載の技術では、ワイヤグリッドを多層の積層構造とし、広い波長帯域で高コントラストを有する偏光素子を提案している。しかし、多層膜のため工程が複雑になるという問題がある。また、誘電層と金属層が交互に積層された構造であるため膜間の残留応力による剥れが発生するという問題がある。
In the technique described in
特許文献４に記載の技術では、薄膜を形成することにより反射率を低減しつつ、コントラストを向上させた偏光素子を提案している。しかし、単純な光学薄膜の形成のみでは複屈折による十分なコントラストを得ることが難しいという問題がある。
The technique described in
また、微細なライン・アンド・スペース構造を、フォトリソグラフィの技術を用いて形成した場合、パターンサイズを微細化しようとしたときに、半導体製造に利用されるステッパ等の高価な装置が必要となる。そのため、パターニング工程での装置コストが上がってしまい、製造コストが高価になるという問題がある。 In addition, when a fine line and space structure is formed using a photolithography technique, an expensive apparatus such as a stepper used for semiconductor manufacturing is required when the pattern size is to be miniaturized. . Therefore, there is a problem that the apparatus cost in the patterning process increases and the manufacturing cost becomes expensive.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、耐熱性が高く、反射光が抑制され、かつ偏光度が高い偏光素子、及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a polarizing element having high heat resistance, suppressed reflected light, and high polarization degree, and a method for manufacturing the same.
前記目的を達成するために、本発明の偏光素子は、光透過性を有する基板と、前記基板上に、幅、高さ、ピッチが所定の波長以下となるように配置された、複数のストライプ状の積層体を有し、該積層体が、光入射側から上下方向に順に形成された光吸収部材と光反射部材を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a polarizing element of the present invention includes a light-transmitting substrate and a plurality of stripes arranged on the substrate so that the width, height, and pitch are not more than a predetermined wavelength. The laminate includes a light absorbing member and a light reflecting member that are sequentially formed in the vertical direction from the light incident side.
本発明のワイヤグリッドタイプの偏光素子によれば、光吸収部材と光反射部材を備えた積層体によりグリッドを構成しているので、光吸収部材の厚さを最適な値に設計することで、入射光の反射を抑制し、かつ偏光度の高い偏光素子を実現できる。 According to the wire grid type polarizing element of the present invention, since the grid is constituted by the laminate including the light absorbing member and the light reflecting member, by designing the thickness of the light absorbing member to an optimum value, A polarizing element that suppresses reflection of incident light and has a high degree of polarization can be realized.
本発明の偏光素子は、前記発明において、前記光吸収部材が導電性の材料で形成されたものであることが好ましい。光吸収部材を導電性とすることで、光エネルギーを熱エネルギへと変換することができる。 In the polarizing element of the present invention, the light absorbing member is preferably formed of a conductive material. By making the light absorbing member conductive, light energy can be converted into heat energy.
本発明の偏光素子は、前記発明において、前記光吸収部材の膜厚が１０〜２００ｎｍであることが好ましい。 In the polarizing element of the present invention, it is preferable that the light absorbing member has a thickness of 10 to 200 nm.
光吸収部材の厚さが１０ｎｍより薄い場合、光の吸収効果が充分とはいえない。そのため、反射光が発生し、光路内を戻り迷光となってしまう。また、２００ｎｍより厚い場合、光の吸収が大きくなる。そのため透過すべき偏光の光の一部も吸収され、透過率が低下し、輝度が低下してしまう。 When the thickness of the light absorbing member is less than 10 nm, the light absorbing effect is not sufficient. As a result, reflected light is generated and returns in the optical path to become stray light. When the thickness is greater than 200 nm, light absorption is increased. Therefore, part of the polarized light to be transmitted is also absorbed, the transmittance is lowered, and the luminance is lowered.
本発明の偏光素子は、前記発明において、前記光吸収部材は無機材料を含む素材で形成されたものであることが好ましい。光吸収部材を無機材料とすることで、偏光素子の耐久性を向上することができる。 In the polarizing element according to the aspect of the invention, it is preferable that the light absorbing member is formed of a material containing an inorganic material. By using the light absorbing member as an inorganic material, the durability of the polarizing element can be improved.
本発明の偏光素子は、前記発明において、前記光吸収部材は、可視光の帯域で屈折率ｎ=０．９〜４、かつ複素屈折率ｋ=０．３〜４の値を持つ材料で形成されることが好ましい。 In the polarizing element of the present invention, the light absorbing member is formed of a material having a refractive index n = 0.9 to 4 and a complex refractive index k = 0.3 to 4 in a visible light band. It is preferred that
光吸収部材の屈折率が率ｎ＝０．９より小さい場合、透過光が発生し吸収効果が充分とはいえない。そのため、偏光度が低下してしまう。また、ｎ＝４より大きい場合、光の反射が大きくなる。そのため反射光が発生し、光路内を戻り迷光となってしまう。 When the refractive index of the light absorbing member is smaller than the ratio n = 0.9, transmitted light is generated and the absorption effect is not sufficient. As a result, the degree of polarization decreases. On the other hand, if n = 4, the reflection of light increases. As a result, reflected light is generated and returns in the optical path to become stray light.
光吸収部材の複素屈折率が率ｋ＝０．３より小さい場合、透過光が発生し吸収効果が充分とはいえない。そのため、偏光度が低下してしまう。また、ｎ＝４より大きい場合、光の反射が大きくなる。そのため反射光が発生し、光路内を戻り迷光となってしまう。 When the complex refractive index of the light absorbing member is smaller than the rate k = 0.3, transmitted light is generated and the absorption effect is not sufficient. As a result, the degree of polarization decreases. On the other hand, if n = 4, the reflection of light increases. As a result, reflected light is generated and returns in the optical path to become stray light.
本発明の偏光素子は、前記発明において、前記光反射部材は無機材料を含む素材で形成されたものであることが好ましい。光反射部材を無機材料とすることで、偏光素子の耐久性を向上することができる。 In the polarizing element according to the aspect of the invention, it is preferable that the light reflecting member is formed of a material containing an inorganic material. By using the light reflecting member as an inorganic material, the durability of the polarizing element can be improved.
本発明の偏光素子は、前記発明において、前記光吸収部材はＣ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｖ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群から選ばれた一つの材料を含むものであることが好ましい。 In the polarizing element according to the aspect of the invention, it is preferable that the light absorbing member includes one material selected from the group consisting of C, Ti, Cr, W, V, Mo, and Ni.
本発明の偏光素子は、前記発明において、前記光反射部材は、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｇから成る群から選ばれた一つの材料を含むものであることが好ましい。 In the polarizing element according to the aspect of the invention, it is preferable that the light reflecting member includes one material selected from the group consisting of Al, Cu, and Ag.
前記目的を達成するために、本発明の偏光素子の製造方法は、光透過性を有する基板上に、光吸収層と光反射層を、光入射面側に該光吸収層が配置されるよう上下方向に順に形成し、次いで酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜上にポリマー材料を塗布する工程と、前記ポリマー材料に、複数の溝がストライプ状に形成されたモールドを押し当て、前記溝の反転形状を前記ポリマー材料に転写する工程と、前記ポリマー材料に前記モールドを押し当てた状態で、前記ポリマー材料を硬化させて、次いで、前記モールドを前記ポリマー材料から引き離す工程と、前記酸化膜が露出するように、反転形状が転写された前記ポリマー材料の薄肉部を除去する工程と、前記ポリマー材料をマスクとし、前記酸化膜を除去する工程と、除去されなかった前記酸化膜をマスクとし、前記光吸収層と前記光反射層を除去する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the method for manufacturing a polarizing element of the present invention, a light absorption layer and a light reflection layer are disposed on a light-transmitting substrate, and the light absorption layer is disposed on the light incident surface side. Forming in order in the vertical direction and then forming an oxide film; applying a polymer material on the oxide film; and pressing the mold having a plurality of grooves formed in stripes on the polymer material, Transferring the inverted shape of the groove to the polymer material; curing the polymer material with the mold pressed against the polymer material; and then pulling the mold away from the polymer material; The step of removing the thin portion of the polymer material to which the inverted shape was transferred so that the film was exposed, the step of removing the oxide film using the polymer material as a mask, and not removed The serial oxide film as a mask, characterized in that it comprises a, and removing the light reflecting layer and the light absorbing layer.
本発明によれば、ナノインプリント法を利用して、微細パターンの酸化膜を形成し、この酸化膜をマスクに、光吸収層と光反射層を除去することによって、極微細なライン・アンド・スペース構造を有する偏光素子を低コストで製造することができる。 According to the present invention, a nano-imprint method is used to form an oxide film with a fine pattern, and by using this oxide film as a mask, the light absorption layer and the light reflection layer are removed, thereby forming an extremely fine line and space. A polarizing element having a structure can be manufactured at low cost.
本発明の偏光素子の製造方法は、前記発明において、前記ポリマー材料が光硬化性樹脂であり、かつ前記ポリマー材料の硬化を、前記モールドを紫外光に対し透明とし、該モールド側から紫外光を照射することにより行なうことが好ましい。 In the method of manufacturing a polarizing element of the present invention, in the above invention, the polymer material is a photocurable resin, and the polymer material is cured by making the mold transparent to ultraviolet light, and receiving ultraviolet light from the mold side. It is preferable to carry out by irradiation.
本発明の偏光素子の製造方法は、前記発明において、前記ポリマー材料が熱可塑性樹脂であり、かつ前記ポリマー材料の硬化を冷却により行なうことが好ましい。 In the method for producing a polarizing element of the present invention, in the above invention, the polymer material is preferably a thermoplastic resin, and the polymer material is preferably cured by cooling.
本発明によれば、耐熱性が高く、反射光が抑制され、かつ偏光度が高い偏光素子、及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a polarizing element having high heat resistance, suppressed reflected light, and high polarization degree, and a method for manufacturing the same.
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will be described with reference to the following preferred embodiments, but can be modified in many ways without departing from the scope of the present invention, and other embodiments than the present embodiment can be used. be able to. Accordingly, all modifications within the scope of the present invention are included in the claims.
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。 In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to”.
図１は、本発明に係る偏光素子を示す概略構成図である。偏光素子１０は、光透過性の基板１と、基板１上に形成された光反射部材２と光吸収部材３が上下向に積層されたストライプ状の複数の積層体４を備える。光吸収部材３が、光反射部材２に対して光入射側に位置するように積層される。本実施の形態では、図１に示すように、光２０が、光吸収部材３から基板１に向けて照射される。ここで光２０は、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲のものが含まれる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a polarizing element according to the present invention. The
基板１は、上述の波長範囲に対して透過性のある材料で形成される。例えば、ガラス材料や、ＰＭＭＡ等の樹脂材料を使用することができる。基板１は、光２０に対して９０％以上の透過率を有することが好ましく、さらに９５％以上の透過率を有することが好ましい。また、基板１の屈折率は、１〜２．５が好ましく、さらに１．５〜２であることが好ましい。偏光素子１０の耐久性を考慮した場合、基板１は無機材料で形成されることが好ましい。基板１は、０．１〜５ｍｍの厚さを有する。
The
光反射部材２は、上述の波長範囲の光に対して８０％以上の反射率を有する材料で形成される。光反射部材２として、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。可視光波長域において８０％以上の反射率を有する限り、他の金属材料である銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）及び銅（Ｃｕ）等を用いることができる。上述の光学特性を有する限り、これらと他の材料との合金であっても良い。また、光反射部材２は、複数の層を含んでもよい。
The
光吸収部材３は、上述の波長範囲の光に対して３０％以下の反射率を有する材料で形成される。光吸収部材３として、カーボン（Ｃ）を用いることができる。可視光波長域において反射率３０％以下である限り、無機材料として、例えば、タンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ），タングステン（Ｗ），バナジウム（Ｖ），モリブデン（Ｍｏ），窒化チタン（ＴｉＮ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）などを用いることができる。また、光吸収部材３は、複数の層を含んでもよい。
The
複数のストライプ状の積層体４は、所定の波長よりピッチＰが短くなるように基板１上に配列されている。ピッチＰが波長より短いので、偏光素子１０は、積層体4に直交する偏光成分を透過し、積層体４に平行な光を吸収する。これにより、入射光の偏光分離を行うことができる。
The plurality of
積層体４の入射光側に光吸収部材３を設けているので、入射光が光源側に反射しない。したがって、迷光を防止でき、光学特性に優れた偏光素子１０を得ることができる。
Since the
特に、反射が生じる偏光素子を液晶プロジェクタで透過型といわれる方式で利用した場合は、必要のない偏光を反射してしまうとそのまま光路を戻り、プロジェクタ内の光学系で予定外のところで干渉を起したり、反射を繰り返し、輝度にムラを生じたり、輝度低下などの、いわゆる迷光が問題となる。現在は迷光をわざと吸収させるためにプロジェクタ内に別途吸収光学系が設けられており、高コスト化、小型化が困難などの課題がとなっている。 In particular, when a polarizing element that generates reflection is used in a method called a transmissive type in a liquid crystal projector, if unnecessary polarized light is reflected, the light path returns as it is, and interference occurs in an unplanned position by the optical system in the projector. Or repetitive reflections, causing unevenness in brightness, or so-called stray light, such as a decrease in brightness. Currently, a separate absorption optical system is provided in the projector in order to intentionally absorb stray light, and there are problems such as high cost and difficulty in miniaturization.
一方で、本発明では積層体４の入射光側に光吸収部材３を設けることで、簡単な偏光素子構造で、しかも低コストで迷光の問題を解決することができる。
On the other hand, in the present invention, by providing the
積層体４の幅ＷとピッチＰは、０．２≦Ｗ／Ｐ≦０．８の関係を有することが好ましく、さらに０．３≦Ｗ／Ｐ≦０．６の関係を有することが好ましい。その理由は、Ｗ／Ｐが大きいと透過率が下がり暗い偏光素子となる。一方、Ｗ／Ｐが小さいと偏光度が下がってしまうからである。
The width W and the pitch P of the
光吸収部材３の厚さｔは、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。厚さｔが１０ｎｍより薄い場合、光の吸収効果が充分とはいえない。そのため、反射光が発生し、光路内を戻り迷光となってしまう。また、厚さｔが２００ｎｍより厚い場合、光の吸収が大きくなる。そのため透過すべき偏光の光の一部も吸収され、透過率が低下し、輝度が低下してしまう。より好ましい範囲は５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
The thickness t of the
光反射部材２の厚さｈは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。５０ｎｍより薄い場合、光が透過してしまうため、偏光性能が低下してしまうおそれがある。また、２００ｎｍより厚い場合、パターンが応力に対して弱くなるため、破断のおそれがある。より好ましい範囲は１００ｎｍ〜２００ｎｍである。
The thickness h of the
積層体４の長さｌは、０．１ｍｍ以上の範囲であることが好ましい。０．１ｍｍより短い場合、十分な偏光面積が得られないため、光が漏れてしまうおそれがある。
The length l of the
次に、上述の構成を有する偏光素子の製造方法を、図２を参照に説明する。図２は、本実施の形態に係る偏光素子の製造方法の工程図を示している。 Next, a method for manufacturing a polarizing element having the above-described configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a process chart of the method for manufacturing a polarizing element according to this embodiment.
図２（Ａ）に示すように、光透過性を有するガラス、又は樹脂からなる基板１上に、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む光反射層２２が真空蒸着、スパッタリング法などにより、１５０〜２００ｎｍの膜厚で成膜される。次いで、光反射層２２上にカーボン（Ｃ）を含む光吸収層２３が真空蒸着、スパッタリング法などにより、５０〜１００ｎｍの膜厚で成膜される。次いで、光吸収層２３上に酸化膜２４が、ＣＶＤ法、スパッタ法により２０〜３０ｎｍの膜厚で成膜される。
As shown in FIG. 2A, a
次いで、例えば、光化硬化性のポリマー材料２５が、基板１を回転することにより、酸化膜２４上に均一に塗布される。ポリマー材料２５を塗布する他の方法として、ディッピング法、スプレーコート法、滴下法などを用いることができる。
Next, for example, the photocurable polymer material 25 is uniformly applied on the oxide film 24 by rotating the
本実施の形態では、ポリマー材料としては光硬化性樹脂の例で説明したが、熱可塑性樹脂、溶液状態の樹脂を用いることができる。 In the present embodiment, the example of the photocurable resin has been described as the polymer material, but a thermoplastic resin or a resin in a solution state can be used.
溶液状態の樹脂は、通常のポリマー、例えば、アクリルやポリスチレンなどのポリマーをMEKのような溶媒で溶解したものを利用することができる。 As the resin in the solution state, an ordinary polymer, for example, a polymer such as acrylic or polystyrene dissolved in a solvent such as MEK can be used.
次に、図２（Ｂ）に示すように、ストライプ状の溝が形成された微細パターンを有する光透過性のモールド２６が、例えば、０．５ＭＰａ、２５℃，２ｍｉｎの条件で、プレス機（不図示）などにより、ポリマー材料２５に押し当てられる。これにより、モールド２６の溝内にポリマー材料２５が充填される。これにより、モールド２６に形成された溝の反転形状がポリマー材料２５に転写される。 Next, as shown in FIG. 2B, a light-transmitting mold 26 having a fine pattern in which stripe-like grooves are formed is pressed under a condition of, for example, 0.5 MPa, 25 ° C., 2 min. The polymer material 25 is pressed by, for example, (not shown). Thereby, the polymer material 25 is filled in the groove of the mold 26. Thereby, the inverted shape of the groove formed in the mold 26 is transferred to the polymer material 25.
プレス機としては厳密な圧力制御ができる平行平板型のプレス装置、もしくは周囲を圧縮性の気体で充満させ、均一にプレスする加圧気圧装置などを用いることができる。 As the pressing machine, a parallel plate type pressing apparatus capable of strict pressure control, or a pressurized atmospheric pressure apparatus that fills the periphery with a compressible gas and presses uniformly can be used.
モールド２６は、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や透明樹脂などで構成された基板を、半導体微細加工技術を用いて、ＥＢリソグラフィによるパターニング後に、ドライエッチングすることにより製作される。 The mold 26 is manufactured by dry etching a substrate made of silicon (Si), silicon oxide (SiO 2), transparent resin, or the like after patterning by EB lithography using a semiconductor microfabrication technique.
次いで、真空中、もしくは窒素雰囲気下でモールド２６側から紫外光を照射することによって、ポリマー材料２５を硬化させる。 Next, the polymer material 25 is cured by irradiating ultraviolet light from the mold 26 side in a vacuum or in a nitrogen atmosphere.
なお、ポリマー材料２５として熱可塑性樹脂を用いた場合、冷却することでポリマー材料２５を硬化させることができる。また、ＭＥＫ、アセトンなどの溶媒に溶かした溶液状態の樹脂の場合は、溶剤を乾燥させる必要がある。その際には温度、湿度を調整した風が吹き付けられる。また同時に減圧乾燥することで、迅速に乾燥可能することができる。溶液状態の樹脂の場合、乾燥させて溶剤を溶かして硬化させる。 When a thermoplastic resin is used as the polymer material 25, the polymer material 25 can be cured by cooling. In the case of a resin in a solution state dissolved in a solvent such as MEK or acetone, it is necessary to dry the solvent. In that case, the wind which adjusted temperature and humidity is sprayed. Moreover, it can dry quickly by carrying out the drying under reduced pressure simultaneously. In the case of a resin in a solution state, it is dried to dissolve the solvent and harden it.
このとき、硬化時間を制御することで、ポリマー材料２５の硬化度を制御することができる。これにより、モールド２６をポリマー材料２５から引き離す際、反転形状が転写されたポリマー材料２５の形状を維持することができる。 At this time, the curing degree of the polymer material 25 can be controlled by controlling the curing time. Thereby, when the mold 26 is pulled away from the polymer material 25, the shape of the polymer material 25 to which the inverted shape is transferred can be maintained.
次に、図２（Ｃ）に示すように、モールド２６がポリマー材料２５から引き離される。このとき、真空チャック（不図示）により基板１を吸着した状態で、モールド２６が一定速度で引き上げられる。これにより、ポリマー材料２５の形状が維持される。
Next, as shown in FIG. 2C, the mold 26 is pulled away from the polymer material 25. At this time, the mold 26 is pulled up at a constant speed while the
次いで、ポリマー材料２５の薄肉部が酸素アッシングにより除去される。これにより酸化膜２４が露出する。 Next, the thin portion of the polymer material 25 is removed by oxygen ashing. As a result, the oxide film 24 is exposed.
次に、図２（Ｄ）に示すように、酸化膜２４が、ポリマー材料２５をマスクとして、フッ素系のガス、例えばＣＦ４などや、あるいはそれらの混合ガスによるＲＩＥやイオンビームエッチングにより、酸化膜２４の露出した領域が除去される。 Next, as shown in FIG. 2D, the oxide film 24 is formed by RIE or ion beam etching with a fluorine-based gas such as CF4 or a mixed gas thereof using the polymer material 25 as a mask. 24 exposed areas are removed.
次に、図２（Ｅ）に示すように、酸化膜２４をマスクとし、光吸収層２３が除去される。光吸収層２３がカーボン（Ｃ）の場合、酸素アッシングにより除去される。また、光吸収層２３がＴｉＮ、Ｃｒ、Ｎｉの場合、フッ素系のガスによって光吸収層２３がエッチングされる。 Next, as shown in FIG. 2E, the light absorption layer 23 is removed using the oxide film 24 as a mask. When the light absorption layer 23 is carbon (C), it is removed by oxygen ashing. When the light absorption layer 23 is TiN, Cr, or Ni, the light absorption layer 23 is etched by a fluorine-based gas.
次いで、光反射層２２が、フッ素系ガス、もしくは塩素ガスでドライエッチングされる。これらのプロセスを経て、基板１上に、光反射部材２と光吸収部材３で構成される積層体４が形成される。最後、マスクとして使用された酸化膜２４が除去され、図１に示す偏光素子１０が製造される。
Next, the
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、製造条件等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, production conditions, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples.
図１に示される本発明に係る偏光素子と、比較例として作成した偏光素子との光学特性を測定し、評価した。 The optical characteristics of the polarizing element according to the present invention shown in FIG. 1 and the polarizing element prepared as a comparative example were measured and evaluated.
＜実施例＞
本発明に係る偏光素子は、合成石英製の基板と、複数のストライプ状の積層体を備えている。基板は、１ｍｍの厚さとした。積層体は、幅Ｗ：５０ｎｍ、ピッチＰ：１２０ｎｍ、ライン長ｌ：５ｍｍとなるよう、基板上に形成される。また、光反射部材はアルミニウム（Ａｌ）で形成される。厚さｈは１７５ｎｍとした。また、光吸収部材はカーボン（Ｃ）で形成される。その厚さｔを１０ｎｍ（実施例１）、１００ｎｍ（実施例２）、２００ｎｍ（実施例３）と変化させた。
<Example>
The polarizing element according to the present invention includes a substrate made of synthetic quartz and a plurality of striped laminates. The substrate was 1 mm thick. The laminate is formed on the substrate so that the width W is 50 nm, the pitch P is 120 nm, and the
＜比較例１＞
比較例１の偏光素子は、光反射部材上に光吸収部材を備えていないことを除き、実施例１と同様の構成とした。
<Comparative Example 1>
The polarizing element of Comparative Example 1 had the same configuration as that of Example 1 except that no light absorbing member was provided on the light reflecting member.
＜比較例２＞
比較例２の偏光素子は、光反射部材を備えず、光吸収部材のみを備えている。光吸収部材は、厚さｔ：２２５ｎｍ、幅Ｗ：５０ｎｍ、ピッチＰ：１２０ｎｍ、ライン長ｌ：５ｍｍとなるよう、製作した。
<Comparative example 2>
The polarizing element of Comparative Example 2 does not include a light reflecting member but includes only a light absorbing member. The light absorbing member was manufactured to have a thickness t: 225 nm, a width W: 50 nm, a pitch P: 120 nm, and a line length l: 5 mm.
＜評価＞
比較例１〜３、比較例１，２の光学特性を評価した。図３は、光吸収部材の膜厚、反射率(%)、偏光度(%)、評価を一覧表に纏めたものである。
<Evaluation>
The optical characteristics of Comparative Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated. FIG. 3 summarizes the film thickness, reflectance (%), polarization degree (%), and evaluation of the light absorbing member in a list.
光吸収部材の膜厚は、断面形状をSEM観察により実測した。 The film thickness of the light absorbing member was measured by SEM observation of the cross-sectional shape.
反射率の測定は、偏光素子に照射したレーザの反射成分をフォトディテクタで測定し、（（反射光エネルギ）÷（入射光エネルギ））×１００の式により算出した。 The reflectance was measured by measuring the reflection component of the laser irradiated to the polarizing element with a photodetector and calculating by the formula of ((reflected light energy) ÷ (incident light energy)) × 100.
偏光度の測定法は、積層体に垂直、並行方向の光の透過強度から、偏光度＝（垂直光透過強度−水平光透過強度）／（垂直光透過強度＋水平透過光強度）の式により算出した。 The method of measuring the degree of polarization is based on the transmission intensity of light in the direction perpendicular and parallel to the laminate, and the degree of polarization = (vertical light transmission intensity−horizontal light transmission intensity) / (vertical light transmission intensity + horizontal transmission light intensity) Calculated.
評価において、図３から明らかなように、反射率に関し、実施例１〜３は、３０（％）、５（％）、１（％）の低い値を示している。これにより反射率が低減し、迷光が発生しないたことが理解できる。評価として、反射率が低減できたので○の結果が得られた。 In the evaluation, as is apparent from FIG. 3, Examples 1 to 3 show low values of 30 (%), 5 (%), and 1 (%) with respect to the reflectance. Thereby, it can be understood that the reflectance is reduced and stray light is not generated. As an evaluation, the reflectivity could be reduced, and a result of ◯ was obtained.
一方、比較例１は、反射率が９０％と高い。そのため反射光の影響により、迷光が発生する。そのため評価は×であった。 On the other hand, Comparative Example 1 has a high reflectance of 90%. Therefore, stray light is generated due to the influence of the reflected light. Therefore, evaluation was x.
比較例２は、グリッドがカーボン（Ｃ）だけで形成されるため、高さが高くなると、構造的に弱く形状が不安定となる。そのため、評価は×であった。 In Comparative Example 2, since the grid is formed of only carbon (C), when the height is increased, the structure is weak and the shape becomes unstable. Therefore, evaluation was x.
さらに、実施例４〜９、の光学特性を評価した。これら実施例の偏光素子は、合成石英製の基板と、複数のストライプ状の積層体を備えている。基板は、１ｍｍの厚さとした。積層体は、幅Ｗ：５０ｎｍ、ピッチＰ：１２０ｎｍ、ライン長ｌ：５ｍｍとなるよう、基板上に形成される。また、光反射部材はアルミニウム（Ａｌ）で形成される。厚さｈは１７５ｎｍと実施例1から３と同様にした。しかし、光吸収部材は各種材料を使用し,その厚さｔを２０ｎｍとして、反射率を評価した。図４は、可視光（４００〜８００ｎｍ）の帯域で光吸収部材の材料、膜厚、反射率(%)、評価を一覧表に纏めたものである。
Furthermore, the optical characteristics of Examples 4 to 9 were evaluated. The polarizing element of these examples includes a substrate made of synthetic quartz and a plurality of striped laminates. The substrate was 1 mm thick. The laminate is formed on the substrate so that the width W is 50 nm, the pitch P is 120 nm, and the
実施例４〜11は、反射率は３０（％）以下の低い値を示している。これにより反射率が低減し、迷光が発生しないことが理解できる。評価として、反射率が低減できたので○の結果が得られた。 In Examples 4 to 11, the reflectance is a low value of 30 (%) or less. Thereby, it can be understood that the reflectance is reduced and stray light is not generated. As an evaluation, the reflectivity could be reduced, and a result of ◯ was obtained.
１…基板、２…光反射部材、３…光吸収部材、４…積層体、１０…偏光素子、２２…光反射層、２３…光吸収層、２４…酸化膜、２５…ポリマー材料、２６…モールド
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記基板上に、幅、高さ、ピッチが所定の波長以下となるように配置された、複数のストライプ状の積層体を有し、
該積層体が、光入射側から上下方向に順に形成された光吸収部材と光反射部材を備えたことを特徴とする偏光素子。 A substrate having optical transparency;
On the substrate, having a plurality of striped laminates arranged such that the width, height, and pitch are equal to or less than a predetermined wavelength,
A polarizing element, wherein the laminate includes a light absorbing member and a light reflecting member formed in order from the light incident side in the vertical direction.
前記酸化膜上にポリマー材料を塗布する工程と、
前記ポリマー材料に、複数の溝がストライプ状に形成されたモールドを押し当て、前記溝の反転形状を前記ポリマー材料に転写する工程と、
前記ポリマー材料に前記モールドを押し当てた状態で、前記ポリマー材料を硬化させて、次いで、前記モールドを前記ポリマー材料から引き離す工程と、
前記酸化膜が露出するように、反転形状が転写された前記ポリマー材料の薄肉部を除去する工程と、
前記ポリマー材料をマスクとし、前記酸化膜を除去する工程と、
除去されなかった前記酸化膜をマスクとし、前記光吸収層と前記光反射層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする偏光素子の製造方法。 A step of forming a light absorption layer and a light reflection layer on a light-transmitting substrate in order in the vertical direction so that the light absorption layer is disposed on the light incident surface side, and then forming an oxide film;
Applying a polymer material on the oxide film;
Pressing the mold having a plurality of grooves formed in a stripe shape on the polymer material, and transferring the inverted shape of the grooves to the polymer material;
Curing the polymer material with the mold pressed against the polymer material, and then pulling the mold away from the polymer material;
Removing the thin portion of the polymer material to which the inverted shape has been transferred so that the oxide film is exposed;
Removing the oxide film using the polymer material as a mask;
Using the oxide film that has not been removed as a mask, removing the light absorption layer and the light reflection layer;
The manufacturing method of the polarizing element characterized by including.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011227415A (en) * | 2010-04-23 | 2011-11-10 | Polatechno Co Ltd | Inorganic polarizing plate for liquid crystal projector and liquid crystal projector using the same |
| US8416371B2 (en) | 2010-06-16 | 2013-04-09 | Seiko Epson Corporation | Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus |
| KR20140140181A (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | Polarizer, and liquid crystal display having the same |
| KR101584944B1 (en) | 2015-10-19 | 2016-01-14 | 주식회사 엘지화학 | Method for fabricating wire grid polarizer and wire grid polarizer using the method thereof |
| JP2017076683A (en) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging element and manufacturing method therefor, and imaging device and manufacturing method therefor |
| JP2018040888A (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | デクセリアルズ株式会社 | Inorganic polarizer and manufacturing method thereof |
| CN107942571A (en) * | 2017-09-22 | 2018-04-20 | 友达光电股份有限公司 | Wire grid polarizer and display panel using the same |
| WO2019009151A1 (en) * | 2017-07-03 | 2019-01-10 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | Optical member and optical system unit using same |
-
2008
- 2008-09-22 JP JP2008243153A patent/JP2010072591A/en active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011227415A (en) * | 2010-04-23 | 2011-11-10 | Polatechno Co Ltd | Inorganic polarizing plate for liquid crystal projector and liquid crystal projector using the same |
| USRE45993E1 (en) | 2010-06-16 | 2016-05-03 | Seiko Epson Corporation | Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus |
| US8416371B2 (en) | 2010-06-16 | 2013-04-09 | Seiko Epson Corporation | Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus |
| USRE47179E1 (en) | 2010-06-16 | 2018-12-25 | Seiko Epson Corporation | Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus |
| USRE49885E1 (en) | 2010-06-16 | 2024-03-26 | Seiko Epson Corporation | Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus |
| JP2014232320A (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 三星ディスプレイ株式會社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | Polarizer and liquid crystal display including the same |
| KR102117600B1 (en) * | 2013-05-28 | 2020-06-02 | 삼성디스플레이 주식회사 | Polarizer, and liquid crystal display having the same |
| KR20140140181A (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | Polarizer, and liquid crystal display having the same |
| JP2017076683A (en) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging element and manufacturing method therefor, and imaging device and manufacturing method therefor |
| US10930691B2 (en) | 2015-10-14 | 2021-02-23 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging element, method of manufacturing imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging device |
| US11652122B2 (en) | 2015-10-14 | 2023-05-16 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging element, method of manufacturing imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging device |
| KR101584944B1 (en) | 2015-10-19 | 2016-01-14 | 주식회사 엘지화학 | Method for fabricating wire grid polarizer and wire grid polarizer using the method thereof |
| JP2018040888A (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | デクセリアルズ株式会社 | Inorganic polarizer and manufacturing method thereof |
| JPWO2019009151A1 (en) * | 2017-07-03 | 2020-06-18 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | Optical member and optical system device using the same |
| WO2019009151A1 (en) * | 2017-07-03 | 2019-01-10 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | Optical member and optical system unit using same |
| US10802189B2 (en) | 2017-09-22 | 2020-10-13 | Au Optronics Corporation | Wire grid polarizer and display panel using the same |
| CN107942571A (en) * | 2017-09-22 | 2018-04-20 | 友达光电股份有限公司 | Wire grid polarizer and display panel using the same |
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