JP6042642B2

JP6042642B2 - Optical functional body and wire grid polarizer

Info

Publication number: JP6042642B2
Application number: JP2012136091A
Authority: JP
Inventors: 泰幸河津; 尚樹岡本
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Osaka Prefecture University
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Osaka Prefecture University
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: JP2014001415A

Description

本発明は、メッキ法を用いて作製した光学機能体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical functional body manufactured using a plating method and a method for manufacturing the same.

特定方向に沿って延在する凹部及び凸部で構成された高アスペクト比の微細凹凸パタンのピッチを可視光波長と同程度、もしくは可視光波長以下にすることにより、多様な光学機能体として作用することが知られ、近年盛んに研究されている。例えば、円錐形状のサブミクロン構造体を２次元方向に配列したモスアイ構造は、光反射防止体として機能する。また、ＬＥＤ表面に、サブミクロン構造体を形成することで、光取り出し効率向上機能が発現する。このようなサブミクロン構造体を安価にかつ効率よく形成する手法としてナノインプリント法がある。このナノインプリント法は、目的の構造体の反転形状を持つナノインプリント用モールドからその形状を光硬化性樹脂に転写して目的の構造体を得る方法である。さらに、基材上に、得られた構造体を配置し、この構造体をマスクとして基材をエッチングして、基材上に直接微細凹凸形状をパターニングする方法がある。 Acts as a variety of optical functional bodies by setting the pitch of the fine concavo-convex pattern with a high aspect ratio composed of concave and convex parts extending along a specific direction to the same or less than the visible light wavelength. In recent years, it has been studied actively. For example, a moth-eye structure in which conical submicron structures are arranged in a two-dimensional direction functions as a light reflection preventing body. Further, by forming a submicron structure on the LED surface, a function of improving the light extraction efficiency is exhibited. There is a nanoimprint method as a method for forming such a submicron structure inexpensively and efficiently. This nanoimprint method is a method for obtaining a target structure by transferring the shape from a nanoimprint mold having a reverse shape of the target structure to a photocurable resin. Furthermore, there is a method in which the obtained structure is placed on a base material, the base material is etched using this structure as a mask, and a fine uneven shape is directly patterned on the base material.

上記のナノインプリントモールドとしては、半導体製造において用いられるステッパー露光法により得られたモールド、石英基板をエッチングすることにより得られたモールド、光干渉露光やエッチングにより作製されたレジストパタンモールドなど、マスタースタンパと呼ばれるモールドがいくつか提案されている。しかしながら、これらは一般的に高価であるため、このマスタースタンパから複製されたスタンパを用いて、目的の構造体を大量に作製するのが一般的である。マスタースタンパからスタンパを複製する方法としては、マスタースタンパから転写された微細凹凸パタンの凹部に、電気メッキなどにより金属を充填してスタンパを作製する手法が知られている。 Examples of the nanoimprint mold include a master stamper such as a mold obtained by a stepper exposure method used in semiconductor manufacturing, a mold obtained by etching a quartz substrate, a resist pattern mold produced by optical interference exposure or etching, and the like. Several molds have been proposed. However, since these are generally expensive, it is common to produce a large number of target structures using a stamper copied from the master stamper. As a method of replicating a stamper from a master stamper, a method is known in which a stamper is manufactured by filling a concave portion of a fine uneven pattern transferred from a master stamper with a metal by electroplating or the like.

また、基材上に設けられた高アスペクト比の微細凹凸パタンの凹部に特定の光吸収性材料を充填することにより、光学機能体であるワイヤグリッド偏光子として機能することが見出されている。ワイヤグリッド偏光子は、直線状の金属ワイヤ（細線）をガラスやフィルムなどの基材上に一定方向に規則的に配列した構造を有する偏光子である。ワイヤの太さやワイヤ間隔をナノメートルスケールで制御することで高い偏光性と光透過率性が得られる。例えば、可視波長域において十分な偏光性能を付与したワイヤグリッド偏光子を作製する場合は、ワイヤと空隙を加えた幅（ピッチ）を１５０ｎｍ以下の極微細構造の必要性が知られている。 In addition, it has been found that a specific light-absorbing material is filled in a concave portion of a fine concavo-convex pattern having a high aspect ratio provided on a substrate to function as a wire grid polarizer that is an optical functional body. . The wire grid polarizer is a polarizer having a structure in which linear metal wires (thin wires) are regularly arranged in a certain direction on a substrate such as glass or film. High polarization and light transmittance can be obtained by controlling the wire thickness and wire spacing on the nanometer scale. For example, when producing a wire grid polarizer imparted with sufficient polarization performance in the visible wavelength region, the necessity of an ultrafine structure having a width (pitch) of 150 nm or less including a wire and a gap is known.

高アスペクト比の微細凹凸パタンの凹部内に金属を充填させた構造体を得る先行技術として、ビアフィルメッキを適用した高密度配線技術が知られている。これは、微細凹凸パタン上に金属薄膜からなる導通層を形成した後、ＣｕやＡｇなどの金属を電気メッキにより被着させて配線とする技術である。 A high-density wiring technique using via fill plating is known as a prior art for obtaining a structure in which a metal is filled in a concave portion of a fine concavo-convex pattern having a high aspect ratio. In this technique, a conductive layer made of a metal thin film is formed on a fine uneven pattern, and then a metal such as Cu or Ag is deposited by electroplating to form a wiring.

しかしながら、この方法をナノメートルサイズの高アスペクト比の微細凹凸パタンに適用する際には、高い密着性の導通層を微細凹凸パタン上に均一に形成する技術が必要となる。例えば、導通層の形成に物理蒸着法や化学蒸着法など（特許文献１）を用いると、高い密着性を有する金属薄膜を形成することが難しく、電気メッキの際に、金属薄膜が微細凹凸パタンから剥離するという課題があった。 However, when this method is applied to a nanometer-sized high aspect ratio fine concavo-convex pattern, a technique for uniformly forming a highly adhesive conductive layer on the fine concavo-convex pattern is required. For example, when a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method is used to form a conductive layer (Patent Document 1), it is difficult to form a metal thin film having high adhesion, and the metal thin film has a fine uneven pattern during electroplating. There was a problem of peeling off.

また、高アスペクト比の微細凹凸パタンの凹部内に金属を充填させた構造体を得る他の方法として、無電解メッキ法を用いる方法がある。これを適用する際には、微細凹凸パタンの凹部に触媒粒子を付与しなければならず、従来技術では触媒粒子が微細凹凸パタンよりも大きいマイクロメートルサイズのコロイドであること、触媒粒子の微細凹凸パタンへの密着力が弱く金属ワイヤ形成過程で微細粒子が基材表面から剥離・脱落すること、により、適用が困難であるという課題があった。また、一般的な無電解メッキ浴では、金属の生成速度が、基材のいかなる箇所においても均一になる特徴があり、凹部への優先的な充填が困難であるという課題があった。 Further, as another method for obtaining a structure in which a metal is filled in a concave portion of a fine concavo-convex pattern having a high aspect ratio, there is a method using an electroless plating method. When this is applied, catalyst particles must be applied to the concave portions of the fine uneven pattern. In the prior art, the catalyst particles are micrometer-sized colloids larger than the fine uneven pattern, and the fine uneven portions of the catalyst particles. There is a problem that application is difficult because the adhesion to the pattern is weak and the fine particles are peeled off from the substrate surface in the process of forming the metal wire. Further, a general electroless plating bath has a feature that the metal generation rate is uniform in any part of the base material, and there is a problem that preferential filling into the recesses is difficult.

国際公開第２００８／０８４８５６号パンフレットInternational Publication No. 2008/084856 Pamphlet

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、微細凹凸パタンの凹部内の充填層の剥離がないナノメートルサイズで高アスペクト比の光学機能体、及びこの光学機能体を安価に得ることができる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 points, and it is possible to obtain a nanometer-sized high-aspect-ratio optical functional body that does not peel off the filling layer in the concave portions of the fine concave-convex pattern, and to obtain this optical functional body at low cost. It aims at providing the manufacturing method which can be performed.

本発明の光学機能体は、凹部及び凸部を有する微細凹凸パタンを有する基材と、前記凹部の幅よりも小さい粒径を有する粒子で構成され、前記凹部を充填するようにして無電解メッキ法で形成された充填層と、を具備し、前記微細凹凸パタンのピッチＰは、１５０ｎｍ以下であり、前記充填層の幅の平均値は、前記微細凹凸パタンのピッチＰの０．０１倍から０．４倍であり、前記微細凹凸パタンの凸部の高さＨ１と、前記微細凹凸パタンの凹部の底部からの充填高さＨ２とは、０．３≦Ｈ２／Ｈ１≦１．０であり、前記ピッチＰと、充填高さＨ２とは、Ｈ２／Ｐ≧１であり、前記凸部を構成する材料の屈折率は、１．４以上であり、波長５５０ｎｍにおける偏光反射率のＰ波成分、Ｓ波成分共に反射率１０％以下であることを特徴とする。 The optical functional body of the present invention is composed of a base material having a fine concavo-convex pattern having a concave portion and a convex portion, and particles having a particle size smaller than the width of the concave portion, and electroless plating so as to fill the concave portion. A pitch P of the fine concavo-convex pattern is 150 nm or less, and an average value of the width of the filler layer is 0.01 times the pitch P of the fine concavo-convex pattern. The height H1 of the convex portion of the fine uneven pattern and the filling height H2 from the bottom of the concave portion of the fine uneven pattern are 0.3 ≦ H2 / H1 ≦ 1.0. The pitch P and the filling height H2 are H2 / P ≧ 1, the refractive index of the material constituting the convex part is 1.4 or more, and the P wave component of the polarization reflectance at a wavelength of 550 nm The S wave component has a reflectance of 10% or less .

本発明の光学機能体においては、前記粒子の平均粒径をＲとしたとき、０．０１≦Ｒ／Ｐ≦０．４であることが好ましい。 In the optical function of the present invention, the average particle size of the particles when the R, preferably in the range of 0.01 ≦ R / P ≦ 0.4.

本発明の光学機能体においては、前記充填層を構成する材料は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はこれらの金属を含有する組成物であることが好ましい。 In the optical functional body of the present invention, the material constituting the filling layer is preferably Co, Ni, Fe, Cu or a composition containing these metals.

本発明の光学機能体においては、前記充填層を構成する材料は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐ、ＷもしくはＢの組み合わせからなる合金、又はこれら合金を含有する組成物であることが好ましい。 In the optical functional body of the present invention, the material constituting the filling layer is preferably an alloy composed of a combination of Co, Ni, Fe, Cu, P, W, or B, or a composition containing these alloys. .

本発明の光学機能体の製造方法は、凹部及び凸部を有する微細凹凸パタンを有する基材を準備する準備工程と、前記凹部の幅よりも小さい粒径を有する粒子を前記凹部に充填するようにして無電解メッキ法により充填層を形成する形成工程と、を具備し、前記微細凹凸パタンのピッチＰを、１５０ｎｍ以下とし、前記充填層の幅の平均値を、前記微細凹凸パタンのピッチＰの０．０１倍から０．４倍とし、前記微細凹凸パタンの凸部の高さＨ１と、前記微細凹凸パタンの凹部の底部からの充填高さＨ２とを、０．３≦Ｈ２／Ｈ１≦１．０とし、前記ピッチＰと、充填高さＨ２とを、Ｈ２／Ｐ≧１とし、前記凸部を構成する材料の屈折率を、１．４以上とし、波長５５０ｎｍにおける偏光反射率のＰ波成分、Ｓ波成分を共に反射率１０％以下とすることを特徴とする。 In the method for producing an optical functional body of the present invention, a preparation step of preparing a substrate having a fine uneven pattern having recesses and projections, and filling the recesses with particles having a particle size smaller than the width of the recesses. Forming a filling layer by an electroless plating method , wherein the pitch P of the fine concavo-convex pattern is 150 nm or less, and the average value of the width of the filling layer is the pitch P of the fine concavo-convex pattern. The height H1 of the convex portion of the fine uneven pattern and the filling height H2 from the bottom of the concave portion of the fine uneven pattern are 0.3 ≦ H2 / H1 ≦. 1.0, the pitch P and the filling height H2 are set to H2 / P ≧ 1, the refractive index of the material constituting the convex portion is set to 1.4 or more, and the polarization reflectance P at a wavelength of 550 nm is set. wave component, and both reflectance of 10% or less of S-wave component And wherein the Rukoto.

本発明の光学機能体の製造方法においては、前記形成工程は、前記基材表面に金属ナノ粒子を与える工程と、前記基材に対して無電解メッキ膜を形成するメッキ工程と、を含むことが好ましい。 In the method for producing an optical functional body of the present invention, the forming step includes a step of providing metal nanoparticles on the surface of the base material and a plating step of forming an electroless plating film on the base material. Is preferred.

本発明の光学機能体の製造方法においては、前記メッキ工程において、ポリエチレングリコール、チオ尿素、エチレンチオ尿素、及びサッカリン酸ナトリウムのいずれか１種を含有するメッキ浴を用いることが好ましい。 In the method for producing an optical functional body of the present invention, it is preferable to use a plating bath containing any one of polyethylene glycol, thiourea, ethylenethiourea, and sodium saccharinate in the plating step.

本発明の光学機能体の製造方法においては、前記粒子の平均粒径をＲとしたとき、０．０１≦Ｒ／Ｐ≦０．４とすることが好ましい。 In the manufacturing method of the optical functional member of the present invention, the average particle size of the particles when the R, preferably in the 0.01 ≦ R / P ≦ 0.4.

本発明のワイヤグリッド偏光板は、上記記載の光学機能体が用いられ、特定の方向に沿って凹部及び凸部が延在する微細凹凸パタンを有する基材と、前記凹部の幅よりも小さい粒径を有する金属又は金属化合物の粒子で構成され、前記凹部を充填するようにして形成された金属層と、を具備することを特徴とする。 The wire grid polarizing plate of the present invention uses the above-described optical functional body , a substrate having a fine uneven pattern in which a concave portion and a convex portion extend along a specific direction, and grains smaller than the width of the concave portion. It consists of particles of a metal or metal compound having a diameter, characterized by comprising a metal layer formed so as to fill the recess.

本発明によれば、凹部及び凸部を有する微細凹凸パタンを有する基材と、前記凹部の幅よりも小さい粒径を有する粒子で構成され、前記凹部を充填するように無電解メッキ法で形成された充填層と、を具備するので、微細凹凸パタンの凹部内の充填層の剥離がないナノメートルサイズで高アスペクト比の光学機能体を得ることができる。 According to the present invention, the substrate is composed of a substrate having a fine uneven pattern having recesses and protrusions, and particles having a particle size smaller than the width of the recesses, and is formed by an electroless plating method so as to fill the recesses. Therefore, it is possible to obtain an optical functional body having a nanometer size and a high aspect ratio without peeling of the filling layer in the concave portion of the fine concave / convex pattern.

本発明の実施の形態に係る微細凹凸パタンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fine uneven | corrugated pattern which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る光学機能体を示す図である。It is a figure which shows the optical function body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る光学機能体の拡大図である。It is an enlarged view of the optical function body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る光学機能体の微細凹凸パターニング用モールドを示す図である。It is a figure which shows the mold for fine uneven | corrugated patterning of the optical function body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板を示す図である。It is a figure which shows the wire grid polarizing plate which concerns on embodiment of this invention. 比較例における光学機能体を示す図である。It is a figure which shows the optical function body in a comparative example.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の光学機能体は、凹部及び凸部を有する微細凹凸パタンを有する基材と、前記凹部の幅よりも小さい粒径を有する粒子で構成され、前記凹部を充填するように無電解メッキ法で形成された充填層と、を具備することを特徴とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The optical functional body of the present invention is composed of a base material having a fine concavo-convex pattern having a concave portion and a convex portion, and particles having a particle size smaller than the width of the concave portion, and an electroless plating method so as to fill the concave portion. And a filling layer formed by the method described above.

図１は、本発明の実施の形態に係る微細凹凸パタンを説明するための図である。
図１に示す構造体１は基材１０１を有する。基材１０１上には、微細凹凸パタン１０２ａを有するパタン層１０２が設けられている。パタン層１０２の微細凹凸パタン１０２ａは、図１において（断面視において）複数の凸部Ａが所定の間隔をおいて形成されており、凸部Ａ間に凹部Ｂが存在している。これにより、凸部Ａが周期的に配列された微細凹凸構造となっている。この微細凹凸パタン１０２ａは、ナノメートルサイズで高アスペクト比を有する。図１においては、凸部Ａ及び凹部Ｂが特定の方向（紙面手前側−奥側）に沿って延在している。図１において、微細凹凸パタン１０２ａのピッチ（凸部Ａ幅＋凹部Ｂの幅）をＰで示しており、凸部Ａの高さ（凹部Ｂの底部から凸部Ａの頂部までの高さ）をＨ１で示している。 FIG. 1 is a diagram for explaining a fine uneven pattern according to an embodiment of the present invention.
A structure 1 shown in FIG. On the substrate 101, a pattern layer 102 having a fine uneven pattern 102a is provided. In the fine concavo-convex pattern 102 a of the pattern layer 102, a plurality of convex portions A are formed at predetermined intervals (in a sectional view) in FIG. 1, and a concave portion B exists between the convex portions A. Thereby, it has a fine concavo-convex structure in which convex portions A are periodically arranged. The fine uneven pattern 102a has a nanometer size and a high aspect ratio. In FIG. 1, the convex part A and the recessed part B are extended along the specific direction (paper surface near side-back side). In FIG. 1, the pitch of the fine uneven pattern 102a (the width of the convex portion A + the width of the concave portion B) is indicated by P, and the height of the convex portion A (the height from the bottom of the concave portion B to the top of the convex portion A). Is denoted by H1.

図１においては、１層の基材１０１上に微細凹凸パタン１０２ａを有するパタン層１０２が積層された構造について示しているが、本発明においては、２層以上の基材上に微細凹凸パタン１０２ａを有するパタン層１０２が積層された構造でも良く、微細凹凸パタンが直接設けられた基材でも良い。本明細書において「凹部及び凸部を有する微細凹凸パタンを有する基材」とは、これらすべての態様を含むものとする。 FIG. 1 shows a structure in which a pattern layer 102 having a fine concavo-convex pattern 102a is laminated on one layer of a base material 101. However, in the present invention, a fine concavo-convex pattern 102a is formed on two or more base materials. Alternatively, a structure in which the pattern layer 102 having the above structure is laminated, or a substrate directly provided with a fine uneven pattern may be used. In the present specification, “a substrate having a fine unevenness pattern having concave and convex portions” includes all these aspects.

図１においては、微細凹凸パタン１０２ａが周期的に配列された微細凹凸構造であって、凸部Ａ及び凹部Ｂが特定の方向（１次元方向）に沿って延在している格子状凹凸構造を示しているが、本発明においては、微細凹凸パタン１０２ａが周期的に配列された微細凹凸構造であって、凸部Ａ及び凹部Ｂが特定の方向（２次元方向）に沿って延在している凹凸構造であっても良い。 In FIG. 1, it is a fine concavo-convex structure in which fine concavo-convex patterns 102a are periodically arranged, and a lattice-like concavo-convex structure in which convex portions A and concave portions B extend along a specific direction (one-dimensional direction). However, in the present invention, a fine concavo-convex structure in which fine concavo-convex patterns 102a are periodically arranged, and the convex portion A and the concave portion B extend along a specific direction (two-dimensional direction). The uneven structure may be sufficient.

図１においては、凸部Ａの断面形状が矩形である場合を示しているが、本発明においては、凸部Ａの断面形状に制限はなく、例えば、台形、矩形、方形、三角形、柱形、錐形、プリズム状、半円状などの正弦波形状などであっても良い。 In FIG. 1, the case where the cross-sectional shape of the convex portion A is rectangular is shown, but in the present invention, the cross-sectional shape of the convex portion A is not limited, and for example, trapezoidal, rectangular, rectangular, triangular, columnar A sine wave shape such as a cone shape, a prism shape, or a semicircular shape may be used.

基材１０１の材料としては、例えば、ガラスなどの無機材料や樹脂材料を用いることができる。樹脂材料としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂；アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの材料で構成された基材に別の材料で構成された基材とを組み合わせて積層体としても良い。例えば、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂で構成された基材と、ガラスなどの無機材料、熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂で構成された基材とを組み合わせて積層体としても良い。 As a material of the base material 101, for example, an inorganic material such as glass or a resin material can be used. Resin materials include polymethyl methacrylate resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, cycloolefin resin (COP), cross-linked polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, polyacrylate resin, polyphenylene ether resin, modified polyphenylene ether resin, polyetherimide resin Amorphous thermoplastic resins such as polyethersulfone resin, polysulfone resin, polyetherketone resin; polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, aromatic polyester resin Crystalline thermoplastic resins such as polyacetal resin and polyamide resin; UV (UV) curable resin and thermosetting resin such as acrylic, epoxy and urethane And the like. A base material made of these materials may be combined with a base material made of another material to form a laminate. For example, a base material composed of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin and a base material composed of an inorganic material such as glass, a thermoplastic resin, or a triacetate resin may be combined to form a laminate.

パタン層１０２を構成する材料としては、微細凹凸パタンを忠実に転写できる樹脂組成物、例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、シリコーン系などの紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などが挙げられる。紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などの樹脂組成物は、基材１０１上に塗布した後に、硬化させることで好適に使用することができる。 As a material constituting the pattern layer 102, a resin composition capable of faithfully transferring a fine uneven pattern, for example, an ultraviolet (UV) curable resin such as acrylic, epoxy, urethane, or silicone, a thermosetting resin, or the like Is mentioned. A resin composition such as an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin can be suitably used by being cured on the substrate 101 and then being cured.

基材１０１又はパタン層１０２に微細凹凸パタンを形成する方法としては、例えば、レジストパタンを利用したドライエッチング及びウエットエッチング法で形成する方法や、ナノインプリント法などが挙げられる。レジストパタンとしては、光硬化性樹脂、Ｘ線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂を用いて形成したレジストパタンや、熱リソグラフィなどの手法で形成されたレジストパタンを用いることができる。ナノインプリント法としては、前記パタン層１０２を、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂を用いてパターニングする方法や、熱可塑性樹脂基材１０１をガラス転移付近の温度で加熱した状態で金型に転写し、パターニングする方法などが挙げられる。 Examples of the method for forming the fine uneven pattern on the substrate 101 or the pattern layer 102 include a method of forming by dry etching and wet etching using a resist pattern, a nanoimprint method, and the like. As the resist pattern, a resist pattern formed using a photocurable resin, an X-ray curable resin, or an electron beam curable resin, or a resist pattern formed by a technique such as thermal lithography can be used. As the nanoimprinting method, the pattern layer 102 is patterned using an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin, or the thermoplastic resin substrate 101 is transferred to a mold while being heated at a temperature near the glass transition, and then patterned. The method of doing is mentioned.

図２は、本発明の実施の形態に係る光学機能体を示す図である。
図２に示す光学機能体２は、図１に示す構造体における微細凹凸パタン１０２ａの凹部Ｂを充填するように形成された充填層である金属層１０３を有する。すなわち、図２に示す光学機能体２は、基材１０１と、基材１０１上に設けられ、微細凹凸パタン１０２ａを有するパタン層１０２と、微細凹凸パタン１０２ａの凹部Ｂを充填するように形成された金属層１０３とから主に構成されている。 FIG. 2 is a diagram showing an optical function body according to the embodiment of the present invention.
The optical functional body 2 shown in FIG. 2 has a metal layer 103 that is a filling layer formed so as to fill the concave portion B of the fine unevenness pattern 102a in the structure shown in FIG. That is, the optical function body 2 shown in FIG. 2 is formed so as to fill the base material 101, the pattern layer 102 provided on the base material 101 and having the fine concavo-convex pattern 102a, and the concave portion B of the fine concavo-convex pattern 102a. The metal layer 103 is mainly composed.

金属層１０３は、凹部Ｂの幅よりも小さい粒径を有する粒子で構成されている。特に、図３に示すように、粒子１０３ａの平均粒径をＲとし、微細凹凸パタン１０２ａのピッチをＰとし、凹部Ｂの底部からの充填高さ（金属層１０３の高さ）をＨ２としたとき、０．０１≦Ｒ／Ｐ≦０．４であり、Ｐ≦１５０ｎｍであり、Ｈ２／Ｐ≧１であることが好ましい。平均粒径がこの範囲であれば、このような関係を満足することにより、微細凹凸パタン１０２ａの凹部Ｂに粒子が完全に充填される。なお、この金属層１０３は、ワイヤグリッド偏光板においては、金属ワイヤとして機能する。また、ピッチと高さがこの範囲であれば、狭ピッチかつ十分なアスペクト比を有するナノインプリント用金型として用いることができ、ワイヤグリッド偏光板として十分な偏光分離能を発現させることができる。 The metal layer 103 is composed of particles having a particle size smaller than the width of the recess B. In particular, as shown in FIG. 3, the average particle diameter of the particles 103a is R, the pitch of the fine uneven pattern 102a is P, and the filling height from the bottom of the recess B (height of the metal layer 103) is H2. Sometimes, 0.01 ≦ R / P ≦ 0.4, P ≦ 150 nm, and H2 / P ≧ 1. If the average particle diameter is in this range, satisfying such a relationship will completely fill the recess B of the fine unevenness pattern 102a. The metal layer 103 functions as a metal wire in the wire grid polarizer. In addition, when the pitch and height are within this range, it can be used as a nanoimprint mold having a narrow pitch and a sufficient aspect ratio, and can exhibit sufficient polarization separation ability as a wire grid polarizing plate.

金属層１０３を構成する金属としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はこれらの金属を主成分とするもしくはこれらの金属を含有する組成物や、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐ、Ｗ、Ｂの組み合わせからなる合金もしくはこれら合金を含有する組成物を挙げることができる。このように、金属又は金属化合物の結晶粒子で形成された金属層を、金属ワイヤとして光学機能体（ワイヤグリッド偏光板）に用いると可視の領域での偏光反射率を低下させ、特定の光学装置の中で使用した場合、反射により生じる迷光を抑制することが出来る。 As the metal constituting the metal layer 103, Co, Ni, Fe, Cu, a composition containing these metals as a main component or containing these metals, Co, Ni, Fe, Cu, P, W, B And alloys containing these combinations or compositions containing these alloys. As described above, when a metal layer formed of crystal particles of a metal or a metal compound is used as an optical functional body (wire grid polarizing plate) as a metal wire, the polarization reflectance in the visible region is reduced, and a specific optical device is obtained. When used in the above, stray light caused by reflection can be suppressed.

金属層１０３は、微細凹凸パタン１０２ａの凹部Ｂのみに形成されても良く、また、凹部Ｂが完全に充填され、さらに凸部Ａの上方に形成されても良い。 The metal layer 103 may be formed only in the concave portion B of the fine concavo-convex pattern 102a, or the concave portion B may be completely filled and further formed above the convex portion A.

本発明の光学機能体の製造方法は、凹部Ｂ及び凸部Ａを有する微細凹凸パタン１０２ａを有する基材１０２を準備し、凹部Ｂの幅よりも小さい粒径を有する粒子１０３ａを凹部Ｂに充填するようにして無電解メッキ法により充填層（図２においては金属層１０３）を形成することを特徴とする。 In the method for producing an optical functional body of the present invention, a base material 102 having a fine uneven pattern 102a having recesses B and protrusions A is prepared, and the recesses B are filled with particles 103a having a particle size smaller than the width of the recesses B. Thus, the filling layer (the metal layer 103 in FIG. 2) is formed by an electroless plating method.

充填層を形成する工程は、基材１０１の表面に金属ナノ粒子を与える工程と、基材１０１に対して無電解メッキ膜を形成するメッキ工程と、を含む。すなわち、まず基材１０１の表面に金属ナノ粒子を付与しておき、その金属ナノ粒子を導電層として用いて導電層上に無電解メッキを行う。 The step of forming the filling layer includes a step of providing metal nanoparticles on the surface of the substrate 101 and a plating step of forming an electroless plating film on the substrate 101. That is, first, metal nanoparticles are provided on the surface of the substrate 101, and electroless plating is performed on the conductive layer using the metal nanoparticles as a conductive layer.

金属ナノ粒子を与える工程において、基材１０１の表面に付与する金属ナノ粒子としては、Ｐｄ，Ｓｎ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕなどを挙げることができる。また、金属ナノ粒子の粒径としては、凹部Ｂの幅にも起因するが、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であることが望ましい。実際に基材１０１の表面に金属ナノ粒子を付与する際には、Ｓｎの塩化物、硫化物又は硝化物０．０００１〜０．００２モル／リットル、塩酸０．０００２〜０．０１モル／リットルの濃度で含有する溶液と、Ｐｄの塩化物又は硫化物０．０００１〜０．００１モル／リットル、塩酸０．００１〜０．０５モル／リットルの濃度で含有する溶液とを用いる。この混合溶液に基材１０１を浸漬することにより基材１０１の表面に金属ナノ粒子を与えることができる。 In the step of providing the metal nanoparticles, examples of the metal nanoparticles applied to the surface of the substrate 101 include Pd, Sn, Au, Pt, and Cu. Further, the particle size of the metal nanoparticles is preferably about 1 nm to 10 nm although it is also caused by the width of the recess B. When metal nanoparticles are actually applied to the surface of the substrate 101, Sn chloride, sulfide or nitride 0.0001 to 0.002 mol / liter, hydrochloric acid 0.0002 to 0.01 mol / liter And a solution containing Pd chloride or sulfide at a concentration of 0.0001 to 0.001 mol / liter and hydrochloric acid at a concentration of 0.001 to 0.05 mol / liter. By immersing the substrate 101 in this mixed solution, metal nanoparticles can be provided on the surface of the substrate 101.

無電解メッキを行う際のメッキ浴には、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、チオ尿素（ＴＵ）、エチレンチオ尿素（ＥＴＵ）、及びサッカリン酸ナトリウムを含有する。メッキ浴にこのような化合物を添加することにより、メッキ液に含まれる還元剤の化学反応が、微細凹凸パタンの凸部で局部的に抑制される。これにより、微細凹凸パタンの凸部に形成される金属層の不要部の厚さが薄くなる。また、化学反応の副反応として基材の表面に生じる気泡の離脱を促進することで、金属層を構成する結晶の粒径が小さくなる。 The plating bath used for electroless plating contains polyethylene glycol (PEG), thiourea (TU), ethylenethiourea (ETU), and sodium saccharate. By adding such a compound to the plating bath, the chemical reaction of the reducing agent contained in the plating solution is locally suppressed by the convex portions of the fine irregular pattern. Thereby, the thickness of the unnecessary part of the metal layer formed in the convex part of a fine uneven | corrugated pattern becomes thin. Further, by promoting the separation of bubbles generated on the surface of the base material as a side reaction of the chemical reaction, the particle size of the crystals constituting the metal layer is reduced.

無電解メッキ浴の組成は、例えば、０．１〜１．０モル／リットルのコハク酸ナトリウム、０．１〜１．０モル／リットルのＤＬ−りんご酸、０．１〜１．０モル／リットルＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕの塩化物、硫化物、又はスルファミン酸化物、０．１〜１．０モル／リットルのホスフィン酸ナトリウム、０．１〜１．０モル／リットルのタングステン酸ナトリウム、０．１〜１．０モル／リットルのホウ酸ナトリウム、１．０〜１０００ｐｐｍのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）（添加剤）を含有する。なお、無電解メッキ浴の組成については、これに限定されず、適宜変更することができる。 The composition of the electroless plating bath is, for example, 0.1 to 1.0 mol / liter sodium succinate, 0.1 to 1.0 mol / liter DL-malic acid, 0.1 to 1.0 mol / liter. Lithium Co, Ni, Fe, Cu chloride, sulfide, or sulfamine oxide, 0.1-1.0 mol / liter sodium phosphinate, 0.1-1.0 mol / liter sodium tungstate, Contains 0.1-1.0 mol / liter sodium borate, 1.0-1000 ppm polyethylene glycol (PEG) (additive). In addition, about the composition of an electroless-plating bath, it is not limited to this, It can change suitably.

例えば、無電解メッキ法により金属層１０３を形成する場合、ｐＨ４〜９、３２３〜３５８Ｋの無電解めっき浴に、金属ナノ粒子を与えた基材を浸漬する。これにより、基材上に形成された金属ナノ粒子と無電解メッキ液に含まれる還元剤との化学反応により、基材表面に金属層１０３が形成される。このようにして形成された金属層を金属ワイヤとするワイヤグリッド偏光板は、偏光反射率を低下させる効果を奏する。 For example, when the metal layer 103 is formed by an electroless plating method, the base material provided with metal nanoparticles is immersed in an electroless plating bath having a pH of 4 to 9 and 323 to 358K. As a result, the metal layer 103 is formed on the surface of the substrate by a chemical reaction between the metal nanoparticles formed on the substrate and the reducing agent contained in the electroless plating solution. The wire grid polarizing plate using the metal layer thus formed as a metal wire has an effect of reducing the polarization reflectance.

このように、特定の添加剤を加えた無電解メッキにより、析出物の結晶成長を抑制して、高アスペクト比を有する微細凹凸パタンの凹部に目的物を充填させることができる。したがって、本発明によれば、微細凹凸パタンの凹部内の充填層の剥離がないナノメートルサイズで高アスペクト比の光学機能体を得ることができる。 Thus, the electroless plating to which a specific additive is added can suppress the crystal growth of the precipitate and fill the concave portion of the fine concavo-convex pattern having a high aspect ratio with the object. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain an optical functional body having a nanometer size and a high aspect ratio in which the filling layer in the concave portion of the fine concave / convex pattern does not peel.

上述したような光学機能体を用いて微細凹凸パタンを転写するためのモールドを作製することができる。図４は、本発明の実施の形態に係る光学機能体の微細凹凸パターニング用モールドを示す図である。まず、図４Ａに示すように、微細凹凸パタン１０２ａの凸部Ａを完全に覆うように金属層１０３を形成する。次いで、Ｎｉ電鋳法などにより金属層１０３上にスタンパ金属層１０４を形成する。その後、光学機能体を剥離して除去することにより、図４Ｂに示すような、微細凹凸パタンの凸部に対応する空隙１０３ｄを有する微細凹凸パターニング用モールドを作製することができる。 A mold for transferring the fine unevenness pattern can be produced using the optical functional body as described above. FIG. 4 is a view showing a mold for fine unevenness patterning of the optical functional body according to the embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, the metal layer 103 is formed so as to completely cover the convex portion A of the fine uneven pattern 102a. Next, a stamper metal layer 104 is formed on the metal layer 103 by Ni electroforming or the like. Thereafter, by peeling off and removing the optical functional body, a fine concavo-convex patterning mold having gaps 103d corresponding to the convex portions of the fine concavo-convex pattern as shown in FIG. 4B can be produced.

上記光学機能体は、金属層を金属ワイヤとして用いることにより低反射吸収型のワイヤグリッド偏光板として用いることができる。図５は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板を示す図である。図５に示すように、上記光学機能体をワイヤグリッド偏光板として使用する場合、金属層を形成した後に不要な金属層を除去する必要がある。金属層を除去する方法としては、エッチング法、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）法、イオンミリング法などが挙げられる。なお、図５において、Ｈ２は、凹部の底部からの金属層１０３の高さを示す。 The optical function body can be used as a low reflection absorption type wire grid polarizer by using a metal layer as a metal wire. FIG. 5 is a diagram showing a wire grid polarizer according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, when the optical function body is used as a wire grid polarizer, it is necessary to remove an unnecessary metal layer after forming the metal layer. Examples of the method for removing the metal layer include an etching method, a CMP (chemical mechanical polishing) method, and an ion milling method. In FIG. 5, H2 indicates the height of the metal layer 103 from the bottom of the recess.

低反射吸収型のワイヤグリッド偏光板の断面形状について、金属層１０３の幅の平均値がピッチＰの０．０１倍〜０．４倍であることが好ましい。特に、金属層１０３の幅の平均値がピッチＰの０．０１倍〜０．２倍であると、全光反射率を抑制できるので好ましい。また、凸部Ａの高さをＨ１とし、凹部Ｂの底部からの充填高さをＨ２としたときに、０．３≦Ｈ２／Ｈ１≦１．０の範囲であることが全光反射率を抑制できるという観点から好ましく、より好ましくは、０．３≦Ｈ２／Ｈ１≦０．８である。 Regarding the cross-sectional shape of the low reflection absorption type wire grid polarizer, the average width of the metal layer 103 is preferably 0.01 to 0.4 times the pitch P. In particular, it is preferable that the average value of the width of the metal layer 103 is 0.01 to 0.2 times the pitch P because the total light reflectance can be suppressed. Further, when the height of the convex portion A is H1 and the filling height from the bottom of the concave portion B is H2, the total light reflectance is in the range of 0.3 ≦ H2 / H1 ≦ 1.0. It is preferable from the viewpoint that it can be suppressed, and more preferably 0.3 ≦ H2 / H1 ≦ 0.8.

低反射吸収型のワイヤグリッド偏光板においては、金属層の両側に屈折率１．０を越える物質が存在していることが、反射率を抑制できるという観点から望ましいので、凸部を構成する材料の屈折率が１．４以上であることが好ましい。また、低反射吸収型ワイヤグリッドの光学性能は、実用上、偏光反射率のＰ波成分Ｒｐ，Ｓ波成分Ｒｓともに反射率１０％以下であるのが望ましい。 In the low reflection absorption type wire grid polarizer, it is desirable that a material having a refractive index of 1.0 or more exists on both sides of the metal layer from the viewpoint that the reflectance can be suppressed. The refractive index is preferably 1.4 or more. In addition, the optical performance of the low reflection absorption type wire grid is practically desirably 10% or less in reflectance for both the P wave component Rp and the S wave component Rs of the polarization reflectance.

上記構成の光学機能体において、パタン層１０２の微細凹凸パタン１０２ａ（あるいは基材１０１）と金属層１０３との間に密着性を高めるために適宜誘電体層を設けても良い。この場合において、誘電体層を構成する材料としては、例えば、珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体またはその複合物（誘電体単体に他の元素、単体又は化合物が混ざった誘電体）や、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニア（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バリウム（Ｂａ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、銅（Ｃｕ）などの金属の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体又はそれらの複合物を用いることができる。誘電体材料は、透過偏光性能を得ようとする波長領域において実質的に透明であればよい。 In the optical function body configured as described above, a dielectric layer may be provided as appropriate in order to improve adhesion between the fine uneven pattern 102a (or the base material 101) of the pattern layer 102 and the metal layer 103. In this case, examples of the material constituting the dielectric layer include silicon (Si) oxides, nitrides, halides, carbides alone or a composite thereof (the dielectric alone contains other elements, simple substances, or compounds). Mixed dielectric), aluminum (Al), chromium (Cr), yttrium (Y), zirconia (Zr), tantalum (Ta), titanium (Ti), barium (Ba), indium (In), tin (Sn) ), Zinc (Zn), magnesium (Mg), calcium (Ca), cerium (Ce), copper (Cu) and other metal oxides, nitrides, halides, carbides alone or a composite thereof. Can do. The dielectric material only needs to be substantially transparent in the wavelength region where transmission polarization performance is to be obtained.

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
（実施例１）
石英基板上にドライエッチングにより格子状微細凹凸パタンを形成した。なお、この微細凹凸パタンの形状は矩形形状であり、凸部の半値幅は６０ｎｍであり、ピッチは１００ｎｍであり、高さは１６０ｎｍであった。 Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described.
Example 1
A lattice-like fine irregular pattern was formed on a quartz substrate by dry etching. In addition, the shape of this fine uneven | corrugated pattern was a rectangular shape, the half value width of the convex part was 60 nm, the pitch was 100 nm, and the height was 160 nm.

微細凹凸パタンを有する石英基板を、０．００２モル／リットルの塩化スズ、０．０００９モル／リットルの塩酸を含有する溶液に３００Ｋで３０秒間浸漬した後、０．０００６モル／リットルの塩化パラジウム、０．０１２モル／リットルの塩酸を含有する溶液に３００Ｋで３０秒間浸漬した。このようにして、石英基板上に金属ナノ粒子を与えた。 After immersing a quartz substrate having a fine concavo-convex pattern in a solution containing 0.002 mol / liter tin chloride and 0.0009 mol / liter hydrochloric acid at 300 K for 30 seconds, 0.0006 mol / liter palladium chloride, It was immersed in a solution containing 0.012 mol / liter hydrochloric acid at 300 K for 30 seconds. In this way, metal nanoparticles were provided on the quartz substrate.

金属ナノ粒子を与えた石英基板を、０．１モル／リットルの硫酸ニッケル、０．１モル／リットルのコハク酸ナトリウム、０．１モル／リットルのＤＬ−リンゴ酸、０．３モル／リットルのホスフィン酸ナトリウム、及び１００ｐｐｍのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含有する浴温３４３Ｋの無電解メッキ浴（ｐＨ４．８）に６０秒間浸漬した。このようにして、石英基板の微細凹凸パタンの凹部を充填するようにして金属層を形成した。なお、ｐＨの調整には水酸化ナトリウム水溶液を用いた。また、浴温の維持のために恒温槽を用いた。 A quartz substrate provided with metal nanoparticles was prepared by adding 0.1 mol / liter nickel sulfate, 0.1 mol / liter sodium succinate, 0.1 mol / liter DL-malic acid, 0.3 mol / liter It was immersed for 60 seconds in an electroless plating bath (pH 4.8) having a bath temperature of 343 K containing sodium phosphinate and 100 ppm of polyethylene glycol (PEG). In this way, a metal layer was formed so as to fill the concave portions of the fine uneven pattern of the quartz substrate. In addition, sodium hydroxide aqueous solution was used for pH adjustment. A thermostatic bath was used to maintain the bath temperature.

金属層まで形成した石英基板の微細凹凸パタンを電界放出型走査型電子顕微鏡で観察したところ、微細凹凸パタンの凹部分に金属が充填されており、ボイドは見られなかった。これは、無電解メッキで形成した金属層を構成する粒子の粒径が小さいために微細凹凸パタンの凹部に十分に粒子が充填されたためであると考えられる。また、Ｘ線回折法により金属結晶粒子の平均粒径を測定したところ２８ｎｍであった。なお、平均粒径は以下のようにして測定した。 When the fine irregular pattern of the quartz substrate formed up to the metal layer was observed with a field emission scanning electron microscope, the concave portion of the fine irregular pattern was filled with metal, and no void was observed. This is considered to be because the particles constituting the metal layer formed by electroless plating were sufficiently filled with the particles in the recesses of the fine uneven pattern. Moreover, it was 28 nm when the average particle diameter of the metal crystal particle was measured by the X-ray diffraction method. The average particle size was measured as follows.

平均粒径は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）の回折ピークから求めた。具体的には、下記式（１）に示すＸＲＤのθ／２θ測定における回折角の半値幅とシェラーの式を用い、得られた回折ピークについて、Ｋα１、Ｋα２ピーク分離を行い、Ｋα１のピークの積分幅（βｓ）より結晶の平均粒径を算出した。なお、この場合、２θ＝４５°の（１１１面の回折ピーク）の半値幅から算出した。

The average particle diameter was determined from the diffraction peak of X-ray diffraction (XRD). Specifically, using the half width of the diffraction angle in XRD θ / 2θ measurement shown in the following formula (1) and Scherrer's formula, Kα1 and Kα2 peak separation was performed on the obtained diffraction peak, and the peak of Kα1 The average crystal grain size was calculated from the integral width (βs). In this case, it was calculated from the half width of 2θ = 45 ° (diffraction peak of 111 plane).

また、測定装置及び条件は以下の通りである。
測定装置：リガクＵｌｔｉｍａＩＶ
Ｘ線源：Ｃｕ（０．１５４０６ｎｍ）
測定範囲：４０．０〜５０．０ｄｅｇ（０．００５ｄｅｇ／ｓｔｅｐ）
走査速度：１．０ｄｅｇ／ｍｉｎ
光学系：集中法（ゴニオ半径２８５ｍｍ）
検出器高速1次元検出器Ｄ_ｔｅｘ
光学スリット：０．５°
測定モード：２θ／ωスキャン Moreover, the measuring apparatus and conditions are as follows.
Measuring device: Rigaku Ultimate IV
X-ray source: Cu (0.15406 nm)
Measurement range: 40.0-50.0 deg (0.005 deg / step)
Scanning speed: 1.0 deg / min
Optical system: Concentration method (gonio radius 285 mm)
High-speed one-dimensional detector D_tex
Optical slit: 0.5 °
Measurement mode: 2θ / ω scan

（比較例１）
石英基板上にドライエッチングにより格子状微細凹凸パタンを形成した。なお、この微細凹凸パタンの形状は矩形形状であり、凸部の半値幅は６０ｎｍであり、ピッチは１００ｎｍであり、高さは１６０ｎｍであった。 (Comparative Example 1)
A lattice-like fine irregular pattern was formed on a quartz substrate by dry etching. In addition, the shape of this fine uneven | corrugated pattern was a rectangular shape, the half value width of the convex part was 60 nm, the pitch was 100 nm, and the height was 160 nm.

金属ナノ粒子を与えた石英基板を、０．１モル／リットルの硫酸ニッケル、０．１モル／リットルのコハク酸ナトリウム、０．１モル／リットルのＤＬ−リンゴ酸、１．５モル／リットルのホスフィン酸ナトリウム及び０．００６モル／リットルのサッカリン酸ナトリウムを含有する浴温３４３Ｋの無電解メッキ浴（ｐＨ４．８）に６０秒間浸漬した。このようにして、石英基板の微細凹凸パタンの凹部を充填するようにして金属層を形成した。なお、ｐＨの調整には水酸化ナトリウム水溶液を用いた。また、浴温の維持のために恒温槽を用いた。 A quartz substrate provided with metal nanoparticles was prepared by adding 0.1 mol / liter nickel sulfate, 0.1 mol / liter sodium succinate, 0.1 mol / liter DL-malic acid, 1.5 mol / liter It was immersed in an electroless plating bath (pH 4.8) having a bath temperature of 343 K containing sodium phosphinate and 0.006 mol / liter sodium saccharinate for 60 seconds. In this way, a metal layer was formed so as to fill the concave portions of the fine uneven pattern of the quartz substrate. In addition, sodium hydroxide aqueous solution was used for pH adjustment. A thermostatic bath was used to maintain the bath temperature.

金属層まで形成した石英基板の微細凹凸パタンを電界放出型走査型電子顕微鏡で観察したところ、微細凹凸パタンの凹部に金属が完全に充填されておらず、数多くのボイドが確認された。これは、無電解メッキで形成した金属層を構成する粒子の粒径が大きいために微細凹凸パタンの凹部に十分に粒子が充填されなかったためであると考えられる。また、実施例１と同様にしてＸ線回折法により金属結晶粒子の平均粒径を測定したところ８５ｎｍであった。 When the fine irregular pattern of the quartz substrate formed up to the metal layer was observed with a field emission scanning electron microscope, the concave portion of the fine irregular pattern was not completely filled with metal, and many voids were confirmed. This is presumably because the particles constituting the metal layer formed by electroless plating were large in size, so that the particles were not sufficiently filled in the recesses of the fine uneven pattern. Further, when the average particle diameter of the metal crystal particles was measured by the X-ray diffraction method in the same manner as in Example 1, it was 85 nm.

（比較例２）
石英基板上にドライエッチングにより格子状微細凹凸パタンを形成した。なお、この微細凹凸パタンの形状は矩形形状であり、凸部の半値幅は６０ｎｍであり、ピッチは１００ｎｍであり、高さは１６０ｎｍであった。 (Comparative Example 2)
A lattice-like fine irregular pattern was formed on a quartz substrate by dry etching. In addition, the shape of this fine uneven | corrugated pattern was a rectangular shape, the half value width of the convex part was 60 nm, the pitch was 100 nm, and the height was 160 nm.

微細凹凸パタンを有する石英基板上に、マグネトロンスパッタを用いてＮｉを蒸着して、Ｎｉ膜（金属層）を形成した。このとき、スパッタリング条件は、Ａｒガス圧力０．２Ｐａ、ターゲット印加電圧３５０Ｖ、成膜速度２０ｎｍ／分とした。成膜後の膜厚は平膜換算で１００ｎｍであった。 Ni was vapor-deposited using a magnetron sputtering on a quartz substrate having a fine concavo-convex pattern to form a Ni film (metal layer). At this time, the sputtering conditions were an Ar gas pressure of 0.2 Pa, a target applied voltage of 350 V, and a film formation rate of 20 nm / min. The film thickness after film formation was 100 nm in terms of a flat film.

Ｎｉ膜を形成した石英基板の微細凹凸パタンを電界放出型走査型電子顕微鏡で観察したところ、微細凹凸パタンの凹部に金属が完全に充填されておらず、数多くのボイドが確認された。これは、図６に示すように、スパッタリングで形成した金属層を構成する粒子１０３ｂの粒径が大きいために微細凹凸パタンの凹部に十分に粒子が充填されなかったためであると考えられる。また、微細凹凸パタンの凸部に形成されたＮｉ膜１０３ｃが接合していた。また、実施例１と同様にしてＸ線回折法により金属結晶粒子の平均粒径を測定したところ６０ｎｍであった。 When the fine uneven pattern of the quartz substrate on which the Ni film was formed was observed with a field emission scanning electron microscope, the concave portions of the fine uneven pattern were not completely filled with metal, and many voids were confirmed. As shown in FIG. 6, this is considered to be because the particles 103b constituting the metal layer formed by sputtering have a large particle size, so that the recesses of the fine uneven pattern were not sufficiently filled with particles. Further, the Ni film 103c formed on the convex portion of the fine concave / convex pattern was bonded. Further, when the average particle diameter of the metal crystal particles was measured by the X-ray diffraction method in the same manner as in Example 1, it was 60 nm.

（参考例）
ナノインプリント法で作製された微細凹凸パタンを有するＴＡＣ（トリアセチルセルロース）基材上にアクリレートを主成分とする紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化させてフィルム状の格子状凹凸基材を作製した。なお、この微細凹凸パタンの形状は矩形形状であり、凸部の半値幅は１１５ｎｍであり、ピッチは１４５ｎｍであり、高さは１６０ｎｍであった。
( Reference example )
An ultraviolet curable resin mainly composed of acrylate was applied on a TAC (triacetylcellulose) substrate having a fine unevenness pattern produced by the nanoimprint method, and then cured with ultraviolet rays to produce a film-like lattice uneven substrate. The fine concavo-convex pattern had a rectangular shape, the half width of the convex portion was 115 nm, the pitch was 145 nm, and the height was 160 nm.

この格子状凹凸基材（原反ロール）を乾燥機の真空槽中に１２時間放置したところ、格子状凹凸基材の温度は２３℃まで下がった。その後、格子状凹凸基材の微細凹凸パタン面（微細凹凸パタン転写面）を誘電体形成用及び金属ワイヤ形成用の真空チャンバに移した。 When this lattice-shaped uneven substrate (raw fabric roll) was left in a vacuum tank of a dryer for 12 hours, the temperature of the lattice-shaped uneven substrate decreased to 23 ° C. Thereafter, the fine uneven pattern surface (fine uneven pattern transfer surface) of the lattice uneven substrate was transferred to a vacuum chamber for dielectric formation and metal wire formation.

誘電体形成には反応性ＡＣマグネトロンスパッタリング法を用いた。反応性ＡＣマグネトロンスパッタリング装置においては、ターゲットサイズ１２７ｍｍ×７５０ｍｍ×１０ｍｍｔのシリコンターゲットが２枚並設され、被処理体からターゲットの距離が８０ｍｍである。この装置において、アルゴンガス流量２００ｓｃｃｍ、窒素ガス流量３００ｓｃｃｍ、出力１１ｋＷ、周波数３７．５ｋＨｚの条件で、走行速度５ｍ／分で原反ロールをほどきながらフィルム搬送用ロール（メインローラー）で巻取ロール側に送りながら反応性スパッタリングして格子状凹凸基材上に窒化珪素層を設け、その後ロール状に巻き取った。このとき、スパッタリングの際の張力は３０Ｎであり、メインローラー温度は３０℃であり、スパッタリング開始前のバックグラウンドの真空度は０．００５Ｐａであり、スパッタリング中の真空度は０．３８Ｐａであった。前記と同じ条件でＳｉチップに窒化珪素層を形成し、エリプソメーターで窒化珪素層の厚みを算出したところ３ｎｍであった。 A reactive AC magnetron sputtering method was used for dielectric formation. In the reactive AC magnetron sputtering apparatus, two silicon targets having a target size of 127 mm × 750 mm × 10 mmt are arranged side by side, and the distance from the object to be processed is 80 mm. In this apparatus, the film roll (main roller) rolls up while unwinding the original roll at a traveling speed of 5 m / min under the conditions of argon gas flow rate 200 sccm, nitrogen gas flow rate 300 sccm, output 11 kW, frequency 37.5 kHz. The silicon nitride layer was provided on the lattice-shaped concavo-convex substrate by reactive sputtering while feeding to the side, and then wound into a roll. At this time, the tension during sputtering was 30 N, the main roller temperature was 30 ° C., the degree of background vacuum before the start of sputtering was 0.005 Pa, and the degree of vacuum during sputtering was 0.38 Pa. . A silicon nitride layer was formed on the Si chip under the same conditions as described above, and the thickness of the silicon nitride layer was calculated using an ellipsometer.

誘電体層である窒化珪素層が形成された格子状凹凸基材を、０．００２モル／リットルの塩化スズ、０．０００９モル／リットルの塩酸を含有する溶液に３００Ｋで３０秒間浸漬した後、０．０００６モル／リットルの塩化パラジウム、０．０１２モル／リットルの塩酸を含有する溶液に３００Ｋで３０秒間浸漬した。このようにして、格子状凹凸基材の誘電体層上に金属ナノ粒子を与えた。 After immersing the lattice-shaped uneven substrate having a silicon nitride layer as a dielectric layer in a solution containing 0.002 mol / liter tin chloride and 0.0009 mol / liter hydrochloric acid at 300 K for 30 seconds, It was immersed in a solution containing 0.0006 mol / liter palladium chloride and 0.012 mol / liter hydrochloric acid at 300 K for 30 seconds. In this way, metal nanoparticles were provided on the dielectric layer of the lattice-shaped uneven substrate.

金属ナノ粒子を与えた格子状凹凸基材を、０．１モル／リットルの硫酸ニッケル、０．１モル／リットルのコハク酸ナトリウム、０．１モル／リットルのＤＬ−リンゴ酸、０．３モル／リットルのホスフィン酸ナトリウム、及び１００ｐｐｍのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含有する浴温３４３Ｋの無電解メッキ浴（ｐＨ４．８）に６０秒間浸漬した。このようにして、格子状凹凸基材の微細凹凸パタンの凹部を充填するようにして金属層を形成した。なお、ｐＨの調整には水酸化ナトリウム水溶液を用いた。また、浴温の維持のために恒温槽を用いた。 A grid-like concavo-convex substrate provided with metal nanoparticles was prepared by adding 0.1 mol / liter nickel sulfate, 0.1 mol / liter sodium succinate, 0.1 mol / liter DL-malic acid, 0.3 mol. The sample was immersed in an electroless plating bath (pH 4.8) having a bath temperature of 343K containing sodium phosphinate / liter and 100 ppm of polyethylene glycol (PEG) for 60 seconds. In this way, a metal layer was formed so as to fill the concave portions of the fine uneven pattern of the lattice-like uneven base material. In addition, sodium hydroxide aqueous solution was used for pH adjustment. A thermostatic bath was used to maintain the bath temperature.

格子状凹凸基材に形成された金属層の不要部分をニッケル選択エッチング液（ＮＣ（日本化学産業社製））を用いて除去した。具体的には、ＮＣ−Ａ（主剤）１リットルに対し、ＮＣ−Ｂ（添加剤）５ミリリットルを添加し、十分に攪拌した後４０℃に調整した。このエッチング浴に格子状凹凸基材を５０秒間浸漬した。その後、付着した薬液を十分に洗浄し、エアブローで水分を除去した後、室温にて風乾した。このようにして、低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板を作製した。 Unnecessary portions of the metal layer formed on the lattice-shaped uneven substrate were removed using a nickel selective etching solution (NC (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.)). Specifically, 5 ml of NC-B (additive) was added to 1 liter of NC-A (main agent), and after sufficient stirring, the temperature was adjusted to 40 ° C. The lattice-shaped uneven substrate was immersed in this etching bath for 50 seconds. Thereafter, the adhered chemical solution was thoroughly washed, water was removed by air blow, and then air-dried at room temperature. Thus, a low reflection absorption type wire grid polarizing plate was produced.

低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板の微細凹凸パタンを電界放出型走査型電子顕微鏡で観察したところ、微細凹凸パタンの凹部分に金属が充填されており、ボイドは見られなかった。これは、無電解メッキで形成した金属層を構成する粒子の粒径が小さいために微細凹凸パタンの凹部に十分に粒子が充填されたためであると考えられる。また、金属ワイヤの高さは１４０ｎｍであった。また、低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板の光学性能を測定したところ、５５０ｎｍにおける、Ｓ偏光反射率が１０．１％であり、Ｓ偏光透過率が１０．１％であり、Ｐ偏光反射率が５．１％であり、Ｐ偏光透過率が７８．８％であり、低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板として好適なものであった。 When the fine uneven pattern of the low reflection absorption type wire grid polarizing plate was observed with a field emission scanning electron microscope, the concave portion of the fine uneven pattern was filled with metal, and no void was observed. This is considered to be because the particles constituting the metal layer formed by electroless plating were sufficiently filled with the particles in the recesses of the fine uneven pattern. The height of the metal wire was 140 nm. Further, when the optical performance of the low reflection absorption type wire grid polarizer was measured, the S-polarized reflectance at 550 nm was 10.1%, the S-polarized transmittance was 10.1%, and the P-polarized reflectance was It was 5.1% and the P-polarized light transmittance was 78.8%, which was suitable as a low reflection absorption type wire grid polarizing plate.

（実施例３）
ナノインプリント法で作製された微細凹凸パタンを有するＴＡＣ（トリアセチルセルロース）基材上にアクリレートを主成分とする紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化させてフィルム状の格子状凹凸基材を作製した。なお、この微細凹凸パタンの形状は矩形形状であり、凸部の半値幅は７０ｎｍであり、ピッチは１００ｎｍであり、高さは１５０ｎｍであった。 Example 3
An ultraviolet curable resin mainly composed of acrylate was applied on a TAC (triacetylcellulose) substrate having a fine unevenness pattern produced by the nanoimprint method, and then cured with ultraviolet rays to produce a film-like lattice uneven substrate. In addition, the shape of this fine uneven | corrugated pattern was a rectangular shape, the half value width of the convex part was 70 nm, the pitch was 100 nm, and the height was 150 nm.

低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板の微細凹凸パタンを電界放出型走査型電子顕微鏡で観察したところ、微細凹凸パタンの凹部分に金属が充填されており、ボイドは見られなかった。これは、無電解メッキで形成した金属層を構成する粒子の粒径が小さいために微細凹凸パタンの凹部に十分に粒子が充填されたためであると考えられる。また、金属ワイヤの高さは１３５ｎｍであった。また、低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板の光学性能を測定したところ、５５０ｎｍにおける、Ｓ偏光反射率が４．３％であり、Ｓ偏光透過率が１９．０％であり、Ｐ偏光反射率が４．１％であり、Ｐ偏光透過率が９１．３％であり、低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板として好適なものであった。 When the fine uneven pattern of the low reflection absorption type wire grid polarizing plate was observed with a field emission scanning electron microscope, the concave portion of the fine uneven pattern was filled with metal, and no void was observed. This is considered to be because the particles constituting the metal layer formed by electroless plating were sufficiently filled with the particles in the recesses of the fine uneven pattern. The height of the metal wire was 135 nm. Further, when the optical performance of the low reflection absorption type wire grid polarizing plate was measured, the S-polarized light reflectance at 550 nm was 4.3%, the S-polarized light transmittance was 19.0%, and the P-polarized light reflectance was It was 4.1% and the P-polarized light transmittance was 91.3%, which was suitable as a low reflection absorption type wire grid polarizing plate.

（比較例３）
ナノインプリント法で作製された微細凹凸パタンを有するＴＡＣ（トリアセチルセルロース）基材上にアクリレートを主成分とする紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化させてフィルム状の格子状凹凸基材を作製した。なお、この微細凹凸パタンの形状は矩形形状であり、凸部の半値幅は７０ｎｍであり、ピッチは１００ｎｍであり、高さは１５０ｎｍであった。 (Comparative Example 3)
An ultraviolet curable resin mainly composed of acrylate was applied on a TAC (triacetylcellulose) substrate having a fine unevenness pattern produced by the nanoimprint method, and then cured with ultraviolet rays to produce a film-like lattice uneven substrate. In addition, the shape of this fine uneven | corrugated pattern was a rectangular shape, the half value width of the convex part was 70 nm, the pitch was 100 nm, and the height was 150 nm.

金属ナノ粒子を与えた格子状凹凸基材を、０．１モル／リットルの硫酸ニッケル、０．１モル／リットルのコハク酸ナトリウム、０．１モル／リットルのＤＬ−リンゴ酸及び０．３モル／リットルのホスフィン酸ナトリウムを含有する浴温３４３Ｋの無電解メッキ浴（ｐＨ４．８）に６０秒間浸漬した。このようにして、格子状凹凸基材の微細凹凸パタンの凹部を充填するようにして金属層を形成した。なお、ｐＨの調整には水酸化ナトリウム水溶液を用いた。また、浴温の維持のために恒温槽を用いた。 A grid-like concavo-convex substrate provided with metal nanoparticles was prepared by adding 0.1 mol / liter nickel sulfate, 0.1 mol / liter sodium succinate, 0.1 mol / liter DL-malic acid and 0.3 mol. The sample was immersed for 60 seconds in an electroless plating bath (pH 4.8) having a bath temperature of 343 K containing 1 / liter of sodium phosphinate. In this way, a metal layer was formed so as to fill the concave portions of the fine uneven pattern of the lattice-like uneven base material. In addition, sodium hydroxide aqueous solution was used for pH adjustment. A thermostatic bath was used to maintain the bath temperature.

低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板の微細凹凸パタンを電界放出型走査型電子顕微鏡で観察したところ、微細凹凸パタンの凹部に金属が完全に充填されておらず、数多くのボイドが確認された。これは、これは、無電解メッキで形成した金属層を構成する粒子の粒径が大きいために微細凹凸パタンの凹部に十分に粒子が充填されなかったためであると考えられる。また、金属ワイヤの高さは１３５ｎｍであった。また、低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板の光学性能を測定したところ、５５０ｎｍにおける、Ｓ偏光反射率が１６．１％であり、Ｓ偏光透過率が１２．１％であり、Ｐ偏光反射率が１５．１％であり、Ｐ偏光透過率が６９．８％であり、低反射吸収型ワイヤグリッド偏光板として好適なものであった。 When the fine concavo-convex pattern of the low reflection absorption type wire grid polarizing plate was observed with a field emission scanning electron microscope, the concave portions of the fine concavo-convex pattern were not completely filled with metal, and many voids were confirmed. This is presumably because the particles constituting the metal layer formed by electroless plating have a large particle size, so that the particles are not sufficiently filled in the recesses of the fine uneven pattern. The height of the metal wire was 135 nm. Further, when the optical performance of the low reflection absorption type wire grid polarizing plate was measured, the S-polarized light reflectance at 550 nm was 16.1%, the S-polarized light transmittance was 12.1%, and the P-polarized light reflectance was The P-polarized light transmittance was 69.8%, and it was suitable as a low reflection absorption type wire grid polarizing plate.

本発明の光学機能体は、各種光学機器、表示機器、光源などの広い分野で好適に利用できる。 The optical functional body of the present invention can be suitably used in a wide range of fields such as various optical devices, display devices, and light sources.

１０１基材
１０２パタン層
１０２ａ微細凹凸パタン
１０３金属層
１０３ａ，１０３ｂ粒子
１０３ｃＮｉ膜
１０３ｄ空隙
１０４スタンパ金属層
Ａ凸部
Ｂ凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Base material 102 Pattern layer 102a Fine uneven | corrugated pattern 103 Metal layer 103a, 103b Particle | grain 103c Ni film 103d Air gap 104 Stamper metal layer A Convex part B Concave part

Claims

A base material having a fine irregular pattern having a concave portion and a convex portion, and a filling layer formed of particles having a particle size smaller than the width of the concave portion and formed by an electroless plating method so as to fill the concave portion; , comprising a,
The pitch P of the fine concavo-convex pattern is 150 nm or less,
The average value of the width of the filling layer is 0.01 to 0.4 times the pitch P of the fine uneven pattern, and the height H1 of the convex part of the fine uneven pattern and the concave part of the fine uneven pattern are The filling height H2 from the bottom is 0.3 ≦ H2 / H1 ≦ 1.0,
The pitch P and the filling height H2 are H2 / P ≧ 1,
The refractive index of the material constituting the convex portion is 1.4 or more,
An optical functional body , wherein the P wave component and the S wave component of the polarization reflectance at a wavelength of 550 nm have a reflectance of 10% or less .

When the average particle diameter of the particles was R, the optical functional element according to claim 1, wherein it is 0.01 ≦ R / P ≦ 0.4.

The optical function body according to claim 1 or 2, wherein the material constituting the filling layer is Co, Ni, Fe, Cu, or a composition containing these metals.

The material constituting the filling layer is an alloy composed of a combination of Co, Ni, Fe, Cu, P, W or B, or a composition containing these alloys. The optical functional body described.

A preparation step of preparing a base material having a fine uneven pattern having recesses and protrusions, and forming a filling layer by electroless plating so as to fill the recesses with particles having a particle size smaller than the width of the recesses And a forming step ,
The pitch P of the fine uneven pattern is 150 nm or less,
The average value of the width of the filling layer is 0.01 to 0.4 times the pitch P of the fine concavo-convex pattern, the height H1 of the convex portion of the fine concavo-convex pattern, and the bottom of the concave portion of the fine concavo-convex pattern And filling height H2 from 0.3 ≦ H2 / H1 ≦ 1.0,
The pitch P and the filling height H2 are set to H2 / P ≧ 1,
The refractive index of the material constituting the convex portion is 1.4 or more,
A method for producing an optical functional body, characterized in that both the P wave component and the S wave component of the polarization reflectance at a wavelength of 550 nm are made to have a reflectance of 10% or less .

6. The optical function body according to claim 5, wherein the forming step includes a step of providing metal nanoparticles on the surface of the base material and a plating step of forming an electroless plating film on the base material. Manufacturing method.

7. The method for producing an optical functional body according to claim 6, wherein a plating bath containing any one of polyethylene glycol, thiourea, ethylenethiourea, and sodium saccharinate is used in the plating step.

When the average particle diameter of the particles was R, the manufacturing method of the optical functional member according to any one of claims 7 to claim 5, characterized in that a 0.01 ≦ R / P ≦ 0.4.

The optical functional body according to any one of claims 1 to 4 , wherein the substrate has a fine concavo-convex pattern in which concave portions and convex portions extend along a specific direction, and is smaller than the width of the concave portion. consists of particles of a metal or metal compound having a particle size, wire grid polarizer, characterized by comprising a metal layer formed so as to fill the recess.