JPS5842003A - 偏光板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば液晶表示装置等に用いられ、透過形はも
ちろん、反射形も可能てＴｏシ、かつ波長特性が平坦で
薄膜化が可能な偏光板に関するものである。

従来、偏光板としては０機屈折結晶を用いたニコルプリ
ズム、ダラムトムソンプリズムなど、あるいは■沃紮ン
含むポリビニルアルコール（ＰＶＡ　’）延伸フィルム
、■２色性色紫を含むノラスチ、クフィルムを延伸した
もの、などが使われていた。

しかし、ながら、■の方法では、偏光特性の入射角依存
性が大きく、小形化が難しいこと、経済性に劣ること、
■・■において緯そう大損失が大きく、また波長帯域が
限られていること、更に■においては耐湿性に劣る欠点
を有していた。

本発明は、これらの欠点を解決するために、微細な′導
電格子を用いることで偏光板を作製しようとするもので
あシ、以下実施例にしたがって詳細に説明する。

沃素−ＰＶＡ嫉伸フィルムによる偏光の原理は、以下の
通りとされている。ＰＶＡ中で沃素は錯体を形成し、延
伸方向に平行な直線状の導電部が形成される・このフィ
ルムに垂直に光が入射スると延伸方向と一致する電界成
分を持つ光はフィルム内に電流を誘起し、ジーール熱を
発生するために吸収されてしまう。一方延伸方向と垂直
な偏光成分を持つ光は、電流を誘起することが−できな
いため、吸収されずに透過してしまう。

二色性色素の場合も一般に分子が細長くなっておシ、こ
の長軸方向に微視的な電流が流れるのであるから、偏光
の原理は、沃素−ＰＶＡフィルムの場合と同様である。

したがりて做細な導電格子・９タンは、上記偏光フィル
ムをモデル化したものと考えられ、同様な偏光作用を持
つことが期待できる。

格子の巾およびピッチ、特にピッチは使用する光の波長
帯よシも小さいヒとが必要である。

ピッチが波長よ〉大きい時は′回折格子としての作用が
強くなる。したがりて可視光領゛域で使う偏光板として
は格子のピッチは０．４μｍ以下、望ましくは０．２−
以下、さらに望ましくＦｉｏ、ｏ４μｍυ下であること
が好ましい。近年、盛んになっている光通信の領域では
使用波長帯が、１．４μｍ帯となっているが、こめ領域
で用いるには１．４μｍ以下、望ましく蝶０．７μｍ以
下、更にＩＭましくは０．ｊ４μｍ以下であることが必
要である。

金属格子による偏光板は、すでに遠赤外領域では、回折
格子の！ラスチッ、クレプリカに、金属を斜め蒸着する
ことで°実現されている。しかしながら、この方法では
基板に回折格子状のものを用いているため、透過光の波
面が乱れること、またピッチを充分に小さ、くできない
ため近赤外、あるいは可視光領域では用いられない。

１μｍｌ［Ｉあるいは、これより微細なピッチの格子は
、電子ｍまたはＸ線リソグラ２イ、あるいは特殊な方法
として、極短波長光を用いた干渉法を用いたリングラフ
ィによシ可能である。

導電格子材料としては通常の金輌、金、アルミニウム、
銀、クロムなどの他、カーがン蒸着膜が使用てきる。

基板としては通常の透明材料として、ガラス板、石英板
、ＮａＣ１板、ＫＣｌ板など、不透明基板としては、金
、銀ζ銅、鉄、などの金属板、あるいけグラファイト板
、あるいはシリコン、ダルマニウムなどの半導体基板が
用いられる。

不透明基板、特に金属、グラファイト板は、それ自体が
導電性を持っているので、絶縁性保賎膜を介して、導電
格子を作る必要がある。

透明基板を用いた場合は、透過形、反射形の両方に、不
透明基板を用いた時には反射形として用いられ為。

第１図は、表面が平坦な基板の上に作製した導電性格子
の例であＦｔ、ｓ＃ｉ導電格子、２は基板である。これ
を作るには、基板２上に金属薄膜、あるいはカーーン薄
膜を蒸着、あるいはメ、キなどＫより作製し、レジスト
を塗付し、−子線、Ｘ＃、あるいは極紫外線を露光した
彼、現像しこのレジストパタンを保ＩＩＪｌｉとして、
工、チングを行い、最終的にレジストを除去することＫ
よシ導電格子ｌを作製する。電子線の場合には細く絞っ
たＩ−ムを走査して露光できるが、Ｘ１！！の場合は電
子線を用いて作製したマスクを介して露光する。極紫外
線の場合は、光源としてレーず光を用いて干渉法によっ
て側光することによって微細ノ臂タン奢作製するととが
できる。極紫外のレーザは現在開発されていないので、
ＹＡＧレーザなどの高調波を使用する。

第２図は凹凸を持った導電格子パタンの例である。１は
導電格子、２／ｒｉ基板である。これを作るには、基板
上にレジストを塗付し、第１図に示す例と同じように、
露光現像し、この上に金属を蒸着するか、あらかじめ、
凹凸を持った断面形状の基板を作製しておき、加熱して
おいてグラスチ、り基板上に押し付ける仁とで表面形状
を転写することで達成できる。レジストを用いた場合は
、このあと溶剤Ｋｆｉ！Ｌ、てレゾストを除去すれば、
いわゆるリフトオフ法となり第１図と同じ形状にするこ
とも可能である。

蒸着を真上から行えば第２図のような形状になるが、斜
めから蒸着すれば凸部だ妙に′＃着されるととＫなる。

導電部は凸部、凹部のいずれか、あるいは双方に設けら
れても良いが、それぞ糺が連続せずＫＭ立していること
が必要である。第３図のように基板２の凸部がアンダカ
ットになっている場合は真上からの蒸着で導電格子１を
形成しても良いが、第２図のようにアンダカットがない
か、逆に基部がふくれている場合には斜め蒸着が好まし
い。

レジスＦを露光する時の光源としてＸ線、あるいは極紫
外線を用いた場合は、基板は厚くと４良い。しかしなが
ら電子線を用いた場合ＫＦｉ、基板から、電子線が散乱
されて、レゾスト中に再びはいるため、高解倫度の加工
は困難となる。

この問題を避けるためには薄膜状の基板を用いれば嵐い
、ｉＩ膜基板を用いた時は、電子線の後方散ｔはなくな
シ、ピッチ間隔の極めて狭い格子を作製することができ
る。薄膜基板用材料としては、通常の有機薄膜あるいは
シリコンウェハ上に窒化シリコンを作製し、後からシリ
コンをエツチングして取り除いたもの勾、どを用いるこ
とができる番薄膜基板の厚さ仁τ士は、１μｍ以下、好
オしくは０．５励以下が良い。電子線による加工は現状
で厚膜基板で０，４珈程度であるが薄膜基板では約１桁
微細な加工が可能である。

以上のようにして作製した偏光板は、その壕までは、機
械的強度に劣シ、また汚れ劣化などにより特性が変化す
るので、第４図のように透明なプラスチックあるいは無
機薄膜岬の透明保＠６！でコーティングするヒとが好ま
しい。コーティングの効果は単に保睦だけでなく透過光
線の波面の乱れを防ぐ効果を持っている。また薄膜基板
を用いた場合は強度が弱いため、これを補強する効果を
持っている。

以上述べた偏光板は多層化することで消光比を向上する
ことができる。また、この場合各層のピッチを広くして
も第５図に示すように全体としてのピッチを狭くするこ
とができるため、製造技術上の困難さが軽減される。特
に電子線リングラフィを用いて基板加工を行う場合、孤
立パタンの作製は容易であるが、ピッチの細いＡｌタン
の作製は困難であるという欠点を持っているため、多層
化の方法は有効である。各層のピッチは、単層に比べ層
数倍にすることができる。倒し、格子の巾は、単層の場
合に比べて広くすることはできず、各層の格子パタンの
巾は０、７μｍυ下である。

（実施例１） 酸化シリコンを表面にコートしたシリコン基板上に約１
００Ｘ厚のクロム、次いで１５００Ｘ厚の金を真空蒸着
した。クロムは基板と金のロロメチル化ポリーａ−メチ
ルスチレン（ａＭ−ＣＮ３と略称）をスピンコードし、
１３５℃で３０分間ノリベークしてから電子ビームで露
光したのち、アセトンで現曹、イソプロノ°譬ノールで
リンスした。このあと、５０Ｗの出力でアルゴンガスス
パッタエツチングを１０−’Ｔｏｒｒで１０分間行い、
金のエツチングを行い、線巾０．１５−、ピッチ０．４
趣の格子を作製した。辷れはＨ・−Ｎ・レーデの波長（
０，６３４ｍ　）で消光比ｌ／１０　　の反射属偏光板
となった。

（実施例２） 芝 酸化シリコン膜付ψタリコン基板上に実施例１と同様１
００Ｘ厚のクロムと１５００芙厚の金を真空蒸着したー
この上にホトレジス）ＡＺ−２４１５（シブレイ社＃）
を子０００１スピンコードし、９５℃、３０升グリベー
クした。

コレにＹＡＧレーザの第９次高調波を二本にわけ、基板
上に異なる角度で照射し、干渉ノ々タンを発生させ、露
光した。現像はＡＺ２４０１現像液（シフレ４社製）を
脱イオン水で１７５に希釈して行い、更に脱イオン水で
リンスした。その後、実施例１と同様にアルデンスＩ４
ツタエツチングで加工し一金の格子ノ４タンを作製した
。格子間隔は０，１６μｍ１ピツチは０，３３μｍ１面
−往１０−角である。消光比は０．６３　ｓｒｓの波長
で１１／１０が得られた。

（実施例３） ガラス基板上に実施例１と同様な方法で金の格子ノ苛タ
ンを作製した。消光比は透過形で杓であった。

（実施例４） 実施例３の偏光板の上に厚さ１０００１８１０２の膜を
蒸着し、さらに同様の導電格子パタンを作製した。消光
比は透過形で１／１００であった。

（実施例５） 厚さ４００μｍのシリコン基板上に減圧ＣＶＤ法で１０
００１の窒化シリコン膜を片面に付着させ、反対飼から
ホトレジス、トを用い５ｍ角の窓を作製し、４０嘔ＫＯ
Ｈ！Ｉ＊”ｔ’７０℃で４時間エツチングし、窒化シリ
コン薄膜の窓を有するシリコン基板を作製した。仁れに
クロム１００Ｘ。

金５００Ｘを蒸着したのち電子線レジストＰＭＭムを１
０００１−塗付し、５０Ｘの口径を持った電子ビームを
加速電圧５０　ｋＶで無光した。

メチルイソブチルケトンーイソグロビルアルコール１：
１溶液で現像したのち、イングロビルアルコールテリン
スシタ、アルがンスパツタエッチによシ金を工、チング
した。得られた格子の寸法は巾２００Ｘ、ピッチ４００
Ｘであう九。

この偏光板は、波長４０００Ｘで消光比１／３０となっ
た。

以上説明したように本発明による偏光板枠、薄膜化が可
能であり、また透過形はもちろん反射型にすることもで
き、耐湿、耐熱性に優れる利点があり、表示用、各ａｔ
芥生学測定用るいは光通信部品用として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１Ｍ〜第５図はそれぞれ本発明の実施例を示し、第１
図は表面が平坦な基板上に作製した偏光板、第２図は凹
凸のある基板上に作製した偏光板、第３図は、アンダカ
、トのある凹凸基板上に作製しｆｃ偏光板、第４図は保
験層を設けた偏光板、第５゛図は多層化した偏光板であ
る。 １・・・導電格子、２・・・基板、３・・・透明保睦膜
。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　基板上に微細導電格子・母タンが形成されて
   いることを％徴とする偏光板。 （２、特許請求の範囲第１項記載の偏光板において、基
   板として透明基板を用いることを特徴とする透過形の偏
   光板。 （３）特許請求の範囲第１項記載の偏光板において、基
   板として不透明基板を用いることを特徴とする反射形の
   偏光板。゛ （４）特許請求の勅、囲第１項記載の偏光板において、
   基板として薄膜基板を用いることを特徴とする偏光板。 （５）薄膜基板の厚さが１μｍ以下であることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の偏光板。 （６）特許請求の範囲第１項記載の偏光板において、基
   板として凹凸部を有する基板を用い、該基板の凹部ある
   いは凸部のいずれかあるいは両方に金属ノ母タンが形成
   されていることを特徴〜 とする偏光板。 （７）特許請求の範囲第１項記載の偏光板において、微
   細導電格子・リン白格子間隔が１．４μｍ以下であるこ
   とを特徴とすｉ偏光板。 （８）微細導電格子ノ４タン上に透明保護膜を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の偏光板。 （９）基板上に微細導電格子ノ４タンが形成され該パタ
   ン上に透明保護膜が形成された偏光板上に１さらに微細
   導電格子パタンと透明保護膜が、多数回層状に重ねられ
   ていることを特徴とする偏光板。 （ト）特許請求の範囲第９項記載の偏光板において、各
   一層の微細導電格子パタンの巾が０．７μｍ以下てあり
   、ピッチが１．４×層数以下であることを特徴とする偏
   光板。