特許 6786726 ワイヤーグリッド偏光子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6786726

(24)【登録日】2020年10月30日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】ワイヤーグリッド偏光子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20201109BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/30

【請求項の数】18

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2019-540599(P2019-540599)

(86)(22)【出願日】2017年5月17日

(65)【公表番号】特表2020-505649(P2020-505649A)

(43)【公表日】2020年2月20日

(86)【国際出願番号】CN2017084684

(87)【国際公開番号】WO2018188150

(87)【国際公開日】20181018

【審査請求日】2019年7月26日

(31)【優先権主張番号】201710229584.3

(32)【優先日】2017年4月10日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】516010618

【氏名又は名称】深▲せん▼市華星光電技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＮＺＨＥＮ ＣＨＩＮＡ ＳＴＡＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】李 冬▲澤▼

【審査官】 沖村 美由

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０９０６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１５４５１２１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１０１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６８６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５６５２５０７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９８３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００２０３０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２９３８４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイヤーグリッド偏光子の製造方法であって、
前記ワイヤーグリッド偏光子の、離間して設けられた複数のワイヤーグリッドを含むワイヤーグリッド構造に対応するパターンデータを設定するステップと、
金属イオン溶液を調製するステップと、
キャリア基板の少なくとも１つの表面を前記金属イオン溶液に浸漬するステップと、
前記キャリア基板の少なくとも１つの表面を前記金属イオン溶液に浸漬した状態で、照射装置を用いて前記キャリア基板の表面の前記金属イオン溶液に電子ビームを照射するとともに、前記パターンデータに基づいて前記電子ビームの移動を制御して、前記キャリア基板上の通過する前記電子ビームの位置に金属を堆積させて前記ワイヤーグリッド構造を形成するステップと、を含み、
前記キャリア基板の少なくとも１つの表面を前記金属イオン溶液に浸漬するステップは、
前記金属イオン溶液を２枚の前記キャリア基板の間に封入するステップを含み、
前記照射装置を用いて前記キャリア基板の表面の前記金属イオン溶液に前記電子ビームを照射するステップは、前記電子ビームの直径を０．０５〜１ｎｍとするステップを含む、
ワイヤーグリッド偏光子の製造方法。

【請求項2】

前記金属イオン溶液を２枚の前記キャリア基板の間に封入する前にさらに、
２枚の前記キャリア基板の間にスペーサを設けるステップを含む、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記金属イオン溶液がアルミニウムイオン溶液であり、前記金属がアルミニウムである、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項4】

前記金属イオン溶液がパラジウムイオン溶液であり、前記金属がパラジウムである、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項5】

前記金属イオン溶液が金イオン溶液であり、前記金属が金である、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項6】

前記ワイヤーグリッドの幅が３０〜１００ｎｍである、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項7】

前記ワイヤーグリッドの高さが５０〜３００ｎｍである、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項8】

前記キャリア基板の材質が窒化ケイ素である、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項9】

ワイヤーグリッド偏光子の製造方法であって、
前記ワイヤーグリッド偏光子の、離間して設けられた複数のワイヤーグリッドを含むワイヤーグリッド構造に対応するパターンデータを設定するステップと、
金属イオン溶液を調製するステップと、
キャリア基板の少なくとも１つの表面を前記金属イオン溶液に浸漬するステップと、
前記キャリア基板の少なくとも１つの表面を前記金属イオン溶液に浸漬した状態で、照射装置を用いて前記キャリア基板の表面の前記金属イオン溶液に電子ビームを照射するとともに、前記パターンデータに基づいて前記電子ビームの移動を制御して、前記キャリア基板上の通過する前記電子ビームの位置に金属を堆積させて前記ワイヤーグリッド構造を形成するステップと、
を含むワイヤーグリッド偏光子の製造方法。

【請求項10】

前記キャリア基板の少なくとも１つの表面を前記金属イオン溶液に浸漬するステップは、
前記金属イオン溶液を２枚の前記キャリア基板の間に封入するステップを含む、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項11】

前記金属イオン溶液を２枚の前記キャリア基板の間に封入する前にさらに、
２枚の前記キャリア基板の間にスペーサを設けるステップを含む、
請求項１０に記載の製造方法。

【請求項12】

前記照射装置を用いて前記キャリア基板の表面の前記金属イオン溶液に前記電子ビームを照射するステップは、
前記電子ビームの直径を０．０５〜１ｎｍとするステップを含む、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項13】

前記金属イオン溶液がアルミニウムイオン溶液であり、前記金属がアルミニウムである、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項14】

前記金属イオン溶液がパラジウムイオン溶液であり、前記金属がパラジウムである、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項15】

前記金属イオン溶液が金イオン溶液であり、前記金属が金である、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項16】

前記ワイヤーグリッドの幅が３０〜１００ｎｍである、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項17】

前記ワイヤーグリッドの高さが５０〜３００ｎｍである、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項18】

前記キャリア基板の材質が窒化ケイ素である、
請求項９に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示技術分野に関し、特に、ワイヤーグリッド偏光子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の吸収型高分子フィルム偏光板に比べて、ナノワイヤーグリッド偏光子は、電場方向がワイヤーグリッド方向に垂直な入射光を透過し、電場方向がワイヤーグリッド方向に平行な光を反射することができる。反射防止膜などを追加することにより、ナノワイヤーグリッド偏光子は、入射光を透過する透過能力が従来の偏光板に比べて格段に向上しており、透過率が９０％以上にも達し、コントラストも１００００：１となる。このため、ＬＣＤの光透過率及びコントラストを大幅に向上させることができ、現在の高透過率及び高コントラストのＬＣＤの市場ニーズを大きく満たすことができる。また、サブ波長ワイヤーグリッド偏光子は、高温又は高湿度環境下で優れた耐久性を達成できるため、屋外等の信頼性要求が重要視されている分野で比べものにならない利点を備える。

【0003】

現在、一般的にはナノインプリント技術を用いてワイヤーグリッド構造を製造するが、ナノインプリント技術を用いてワイヤーグリッド構造を製造するプロセスフローでは、ナノインプリントの製造工程が複雑であり、フォトレジストのインプリント、離型、金属のエッチング、フォトレジストの除去、エッチングなどが必要である。ワイヤーグリッド構造のナノメートルレベルの線幅及び高さのため、エッチング工程が困難であり、製造されたワイヤーグリッドに窪みが生じやすく、フォトレジストが残りやすく、エッチングのムラなどの問題が生じ、ワイヤーグリッドの偏光性能などに大きく影響を与える。また、製造サイクルが長く、工程が複雑で、効率が悪く、大サイズで高精度なテンプレートを製造することが困難であり、産業上の生産が非常に困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の解決しようとする技術的課題は、ワイヤーグリッド偏光子の製造工程を簡略化し、製造精度を高め、産業上の生産に有利なワイヤーグリッド偏光子の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記の技術的課題を解決するために、用いられた技術的手段がワイヤーグリッド偏光子の製造方法を提供しており、製造方法は、ワイヤーグリッド偏光子の、離間して設けられた複数のワイヤーグリッドを含むワイヤーグリッド構造に対応するパターンデータを設定するステップと、金属イオン溶液を調製するステップと、キャリア基板の少なくとも１つの表面を金属イオン溶液に浸漬するステップと、照射装置を用いてキャリア基板に電子ビームを照射するとともに、パターンデータに基づいて電子ビームの移動を制御して、キャリア基板上を通過する電子ビームの位置に金属を堆積させてワイヤーグリッド構造を形成するステップと、を備え、キャリア基板の少なくとも１つの表面を金属イオン溶液に浸漬するステップは、２枚のキャリア基板の間に金属イオン溶液を封入するステップを備え、照射装置を用いてキャリア基板に電子ビームを照射するステップは、電子ビームの直径を０．０５〜１ｎｍとするステップを備える。

【0006】

本発明は、上記の技術的課題を解決するために、用いられた他の技術的手段がワイヤーグリッド偏光子の製造方法を提供しており、該製造方法は、ワイヤーグリッド偏光子の、離間して設けられた複数のワイヤーグリッドを含むワイヤーグリッド構造に対応するパターンデータを設定するステップと、金属イオン溶液を調製するステップと、キャリア基板の少なくとも１つの表面を金属イオン溶液に浸漬するステップと、照射装置を用いてキャリア基板に電子ビームを照射するとともに、パターンデータに基づいて電子ビームの移動を制御して、キャリア基板上を通過する電子ビームの位置に金属を堆積させてワイヤーグリッド構造を形成するステップと、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の有益な効果は、従来技術とは別に、本発明は、ワイヤーグリッド偏光子の、離間して設けられた複数のワイヤーグリッドを含むワイヤーグリッド構造に対応するパターンデータを設定し、金属イオン溶液を調製し、キャリア基板の少なくとも１つの表面を金属イオン溶液に浸漬し、照射装置を用いてキャリア基板に電子ビームを照射するとともに、パターンデータに基づいて電子ビームの移動を制御して、キャリア基板上を通過する電子ビームの位置に金属を堆積させてワイヤーグリッド構造を形成することにより、通過する電子ビームの位置で金属イオンが電子を取得して金属に還元され、パターンデータに対応した位置に堆積されることにより、キャリア基板上にワイヤーグリッド構造を堆積形成し、キャリア基板とワイヤーグリッド構造とがワイヤーグリッド偏光子を構成し、本発明のワイヤーグリッド偏光子の製造工程が簡単で、製造精度が高く、産業上の生産に有利である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は本発明の実施例に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法のフローチャートを示す概略図である。

【図2】図２は本発明の実施例に係るワイヤーグリッド偏光子の製造工程の一部を示す概略図である。

【図3】図３は本発明の実施例で製造されたワイヤーグリッド偏光子の構造を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１を参照すると、図１は本発明の実施例に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法のフローチャートを示す概略図である。図２は本発明の実施例に係るワイヤーグリッド偏光子の製造工程の一部を示す概略図である。図３は本発明の実施例で製造されたワイヤーグリッド偏光子の構造を示す概略図である。

【0010】

本実施例において、ワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、以下のステップを含む。
Ｓ１１：ワイヤーグリッド偏光子の、離間して設けられた複数のワイヤーグリッドを含むワイヤーグリッド構造に対応するパターンデータを設定する。
ステップＳ１１において、例えば、ワイヤーグリッド構造体２１のパターンデータを照射装置にコピーする場合に、ワイヤーグリッド構造体２１は、平行で離間して設けられたワイヤーグリッド２１１を複数備えてもよい。照射装置は、電子ビームｓを照射するための軸方向電子銃と、パターンデータに基づいて軸方向電子銃の移動を制御する移動制御装置と、を備えてもよい。

【0011】

Ｓ１２：金属イオン溶液を調製する。
ステップＳ１２において、金属イオン溶液１３を調製するステップは、金属酸化物を酸と反応させて、金属イオンを含有する金属イオン溶液１３を生成することを含んでもよい。

【0012】

具体的には、金属がアルミニウムであってもよく、金属イオンがアルミニウムイオンＡｌ^３＋であってもよく、酸が塩酸であってもよく、アルミニウムイオン溶液を調製する反応式は、Ａｌ_２Ｏ_３＋６Ｈ^＋→２Ａｌ^３＋＋３Ｈ_２Ｏであってもよい。

【0013】

金属がさらにパラジウムであってもよく、金属イオンが塩化パラジウム酸イオンであってもよく、パラジウムイオン溶液を調製する反応式は、
ＰｄＣｌ_２＋２Ｃｌ⁻→［ＰｄＣｌ_４］^２−であってもよい。

【0014】

金属イオンが塩化金酸イオンであってもよく、金イオン溶液を調製する反応式は、
ＡｕＣｌ_３＋Ｃｌ⁻→［ＡｕＣｌ_４］⁻であってもよい。

【0015】

Ｓ１３：キャリア基板の少なくとも１つの表面を金属イオン溶液に浸漬する。
ステップＳ１３において、キャリア基板１１又は１２の少なくとも１つの表面を金属イオン溶液１３に浸漬するステップは、２枚のキャリア基板１１と１２との間にスペーサ１５を配置するステップと、金属イオン溶液１３を２枚のキャリア基板１１と１２との間に封入するステップとを備えてもよい。例えば、枠１４を用いて金属イオン溶液１３を２枚のキャリア基板１１と１２との間に封入してもよく、スペーサ１５が金ボール１５であってもよく、スペーサ１５が枠１４に設けられてもよく、金属イオン溶液１３に設けられてもよい。スペーサ１５が２枚のキャリア基板１１と１２との間に間隙を有するようにされ、間隙の寸法ｇが後続で堆積されるワイヤーグリッド２１１の高さを決定する。例えば、スペーサ１５が金ボール１５である場合に、ワイヤーグリッドの高さｈが金ボール１５の直径に等しい。キャリア基板１１及び１２の面積は５５０×５５０ｕｍ^２とすることができる。

【0016】

Ｓ１４：照射装置を用いてキャリア基板に電子ビームを照射するとともに、パターンデータに基づいて電子ビームの移動を制御して、キャリア基板上を通過する電子ビームの位置に金属を堆積させてワイヤーグリッド構造を形成する。
ステップＳ１４において、照射装置を用いてキャリア基板に電子ビームｓを照射するステップは、電子ビームｓの直径を０．０５〜１ｎｍとするステップを備える。具体的には、０．２ｎｍとすることができる。キャリア基板１１又は１２の材質は、電子ビームｓを透過可能な透明な材質であり、具体的には、キャリア基板１１又は１２の材質は窒化ケイ素ＳｉＮｘであってもよい。具体的には、照射装置が走査型透過電子顕徴鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＳＴＥＭ ）であり得る。

【0017】

まず、パッケージ化された２枚のキャリア基板を走査型透過電子顕徴鏡の試料室に入れ、走査型透過電子顕徴鏡の電圧を３００ＫＶ、電子ビームｓの直径を０．２ｎｍ、電流を６０〜８０ｐＡとして選定し、走査型透過電子顕徴鏡が集束された電子ビームｓでキャリア基板１１上で走査してキャリア基板１１と溶液とを接触する表面の金属の堆積を終了させた。

【0018】

走査モードでは、電界放出型電子源から電子が放出されて、電子ビームｓが形成され、電子ビームｓを試料前の磁気レンズ及び絞りによって原子スケールのビームスポットに収束する。電子ビームスポットがキャリア基板１１の表面に集束された後、パターンデータに基づいてコイル制御によりキャリア基板１１の領域ａを点順次走査する。電子ビームｓ中の電子と金属イオンとが反応し、金属イオンが電子を得て還元され、アルミニウムイオンを例にとると、還元堆積の反応式は、Ａｌ^３＋＋３ｅ−→Ａｌである。したがって、キャリア基板１１上を通過する電子ビームの領域ａに金属アルミニウムが堆積する。

【0019】

試料の下方の検出器は、点を走査している間に散乱された電子を同期して受ける。各走査位置に対応した検出器で受信された信号を電流強度に変換して蛍光面又はコンピュータディスプレイに表示する。サンプル上の各点は、生成されたピクセルと１対１に対応する。

【0020】

ワイヤーグリッド構造体２１のワイヤーグリッド２１１の幅ｗが３０〜１００ｎｍである。電子ビームｓの直径が０．２ｎｍであるので、電子ビームｓを、パターンデータに基づいて、ワイヤーグリッド２１１の所要の幅に達するまで繰り返し走査するように制御できる。

【0021】

ワイヤーグリッド構造体２１のワイヤーグリッド２１１の高さｈが５０〜３００ｎｍである。高さは、異なる寸法のスペーサ１５を選択することによって、例えば、金ボール１５の直径を選択することによって、異なるワイヤーグリッド２１１の高さを得ることができる。

【0022】

本発明は、ワイヤーグリッド偏光子の、離間して設けられた複数のワイヤーグリッドを含むワイヤーグリッド構造に対応するパターンデータを設定し、金属イオン溶液を調製し、キャリア基板の少なくとも１つの表面を金属イオン溶液に浸漬し、照射装置を用いてキャリア基板に電子ビームを照射するとともに、パターンデータに基づいて電子ビームの移動を制御して、キャリア基板上を通過する電子ビームの位置に金属を堆積させてワイヤーグリッド構造を形成することにより、通過する電子ビームの位置で金属イオンが電子を取得して金属に還元され、パターンデータに対応した位置に堆積されることにより、キャリア基板上にワイヤーグリッド構造を堆積形成し、キャリア基板とワイヤーグリッド構造とがワイヤーグリッド偏光子を構成し、本発明のワイヤーグリッド偏光子の製造工程が簡単で、製造精度が高く、産業上の生産に有利である。

【0023】

以上の説明は、単に本発明の実施形態に過ぎなく、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の明細書及び添付図面の内容を利用した同等の構造又は同等のプロセスの変更、又は他の関連する技術分野に直接又は間接的に適用したものは、いずれも本発明の保護範囲内に包含されるものである。

【図1】

【図2】

【図3】