偏光板、和偏光板的制造方法、束結(jié)構(gòu)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及吸收正交的偏光成分(所謂P偏振波、S偏振波)的一者、使另一者透射的偏光板和偏光板的制造方法。另外，涉及適合用于偏光板的束結(jié)構(gòu)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液晶顯示裝置出于其圖像形成原理在液晶面板表面配置偏光板是必不可少的。偏光板的功能為吸收正交的偏光成分(所謂P偏振波、S偏振波)的一者、使另一者透射。
[0003]一直以來，作為這樣的偏光板，大多使用在薄膜內(nèi)含有碘系、染料系的高分子有機(jī)物而成的二色性的偏光板。作為它們的一般的制法，使用如下方法:用聚乙烯醇系薄膜和碘等二色性材料進(jìn)行染色，然后使用交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)，進(jìn)行單軸拉伸。如此，二色性的偏光板通過拉伸而制作，因此一般來說容易收縮。另外，聚乙烯醇系薄膜使用親水性聚合物，因此，特別是在加濕條件下非常容易變形。另外，根本上使用薄膜，因此作為元件的機(jī)械強(qiáng)度弱，有時必須粘接透明保護(hù)膜。
[0004]近年來，液晶顯示裝置的用途擴(kuò)大并高功能化。與之相伴地，對于構(gòu)成液晶顯示裝置的各元件要求高的可靠性、耐久性。例如，透射型液晶投影儀那樣使用光量大的光源的液晶顯示裝置的情況下，偏光板接收強(qiáng)的輻射線。由此，它們中使用的偏光板需要優(yōu)異的耐熱性。然而，上述那樣薄膜基底的偏光板為有機(jī)物，因此在提高這些特性方面自然而然地存在限度。
[0005]在美國，由Corning Incorporated以Polarcor的商品名銷售耐熱性高的無機(jī)偏光板。該偏光板形成使銀微粒在玻璃內(nèi)擴(kuò)散的結(jié)構(gòu)，不使用薄膜等有機(jī)物。原理是利用島狀微粒的等離子體共振。即，利用由光入射到貴金屬、過渡金屬的島狀顆粒時的表面等離子體共振產(chǎn)生的光吸收，吸收波長受到顆粒形狀、周圍的介電常數(shù)的影響。此處，使島狀微粒的形狀為橢圓形時，長軸方向和短軸方向的共振波長不同，由此可以得到偏光特性，具體而言，可以得到吸收長波長側(cè)的與長軸平行的偏光成分、使與短軸平行的偏光成分透射的偏光特性。然而，Polarcor的情況下，可以得到偏光特性的波長區(qū)域為接近紅外部的區(qū)域，不會覆蓋液晶顯示裝置所要求那樣的可見光區(qū)域。這來源于島狀微粒中使用的銀的物理性質(zhì)。
[0006]專利文獻(xiàn)1中示出了，應(yīng)用上述原理，通過熱還原使微粒在玻璃中析出而制成的UV偏光板，提出了使用銀作為金屬微粒?？梢哉J(rèn)為，上述情況下，與上述Polarcor相反，使用短軸方向上的吸收。如Figurel所示那樣，在400nm附近也作為偏光板而發(fā)揮功能，但消光比小、且能夠吸收的譜帶非常窄，因此即便假定將Polarcor與專利文獻(xiàn)1的技術(shù)組合，也得不到能夠覆蓋整個可見光區(qū)域的偏光板。
[0007]另外，非專利文獻(xiàn)1中記載了，使用了金屬島狀微粒的等離子體共振的無機(jī)偏光板的理論分析。根據(jù)該文獻(xiàn)記載了，鋁微粒與銀微粒相比共振波長短200nm左右，因此通過使用鋁微粒，有能夠制作覆蓋可見光區(qū)域的偏光板的可能性。
[0008]另外，專利文獻(xiàn)2中示出了，使用了鋁微粒的偏光板的幾種制成方法。其中記載了，對于以硅酸鹽為基礎(chǔ)的玻璃而言，鋁與玻璃反應(yīng)，因此不適合作為基板，鈣.鋁硼酸鹽玻璃是適合的(第0018、0019段)。然而，使用了硅酸鹽的玻璃作為光學(xué)玻璃廣泛地流通，可以廉價購買可靠性高的制品，其不適合在經(jīng)濟(jì)上不優(yōu)選。另外記載了，通過對抗蝕圖案進(jìn)行蝕刻而形成島狀顆粒的方法(第0037、0038段)。通常，投影儀中使用的偏光板需要數(shù)cm左右的大小，且要求高消光比。因此，以可見光用偏光板為目的時，抗蝕圖案尺寸需要足夠短于可見光波長、即需要為數(shù)十納米的大小，另外，為了得到高消光比，需要以高密度形成圖案。另外，作為投影儀用而使用時，需要形成大面積的圖案。然而，如記載那樣的通過光刻應(yīng)用高密度微細(xì)圖案形成的方法中，為了得到這樣的圖案，必須使用電子束描繪等。電子束描繪為通過電子束繪制各圖案的方法，生產(chǎn)率差而不實用。
[0009]另外，專利文獻(xiàn)2中記載了，利用氯等離子體去除鋁，但通常如此進(jìn)行了蝕刻時，在鋁圖案的側(cè)壁附著氯化物。利用市售的濕法蝕刻液(例如東京應(yīng)化工業(yè)株式會社的SST-A2)可以去除氯化物，但與鋁氯化物反應(yīng)的化學(xué)溶液對于鋁的蝕刻速度雖然慢，但也會發(fā)生反應(yīng)，因此，利用所記載那樣的方法難以實現(xiàn)期望的圖案形狀。
[0010]進(jìn)而，專利文獻(xiàn)2中，作為其他方法，記載了如下方法:在經(jīng)過圖案化的光致抗蝕膜上通過傾斜成膜而堆積鋁，并去除光致抗蝕膜(第0045、0047段)。然而，這樣的方法中，為了得到基板與鋁的密合性，認(rèn)為必須以某種程度在基板面上也堆積鋁。然而，這意味著，堆積而成的鋁膜的形狀與如第0015段記載的適當(dāng)?shù)男螤罴窗ū忾L橢圓體的扁長球體不同。另外，第0047段中記載了，通過與表面垂直的各向異性蝕刻將過沉積成分去除。為了作為偏光板而發(fā)揮功能，鋁的形狀各向異性是極其重要的。因此認(rèn)為，必須以能夠通過蝕刻得到期望的形狀的方式調(diào)整在抗蝕膜部和基板面堆積的鋁的量，但認(rèn)為將它們控制為如第0047段記載那樣的0.05 μm的亞微米以下的尺寸非常困難，懷疑其是否適合作為生產(chǎn)率高的制作方法。另外，作為偏光板的特性，對于透光軸方向要求高的透射率，通常，基板使用玻璃時，無法避免從玻璃界面發(fā)生的數(shù)％的反射，難以得到高的透射率。
[0011]另外，專利文獻(xiàn)3中記載了利用傾斜蒸鍍而制成的偏光板。對于該方法，通過傾斜蒸鍍將對于工作譜帶的波長為透明和不透明的物質(zhì)制成微小柱狀結(jié)構(gòu)從而得到偏光特性，與專利文獻(xiàn)1不同，可以利用簡便的方法得到微細(xì)圖案，因此認(rèn)為是生產(chǎn)率高的方法。然而，對于工作譜帶為不透明的物質(zhì)的微小柱狀結(jié)構(gòu)的長徑比、各微小柱狀結(jié)構(gòu)的間隔、直線性是用于獲得良好的偏光特性重要的要素，從特性的再現(xiàn)性的觀點出發(fā)，也應(yīng)當(dāng)特意控制，但該方法中，利用了由于在成為蒸鍍顆粒初始堆積層的影的部分不會堆積后續(xù)飛來的蒸鍍顆粒因而得到柱狀結(jié)構(gòu)這樣的現(xiàn)象，因此難以特意控制上述項目。作為改善其的方法，記載了在蒸鍍前通過摩擦處理在基板上設(shè)置研磨痕跡的方法，但一般來說，蒸鍍膜的粒徑最大為數(shù)十nm左右的大小，為了控制這樣的顆粒的各向異性，需要通過研磨特意制作亞微米以下的間距。然而，對于一般的研磨片等而言，亞微米水平是極限，制作這樣的微細(xì)的研磨痕跡是不容易的。另外，如前述那樣，A1微粒的共振波長很大程度上依賴于周圍的折射率，上述情況下，透明和不透明的物質(zhì)的組合是重要的，但專利文獻(xiàn)3中沒有記載用于在可見光區(qū)域獲得良好的偏光特性的組合。另外，與專利文獻(xiàn)1同樣地，使用玻璃作為基板時，無法避免從玻璃界面發(fā)生的數(shù)％的反射。
[0012]另外，非專利文獻(xiàn)2中記載了，稱為Lamipol的紅外通信用的偏光板。其形成A1和Si02的層疊結(jié)構(gòu)，根據(jù)該文獻(xiàn)，顯示出非常高的消光比。另外，非專利文獻(xiàn)3中記載了，通過使用Ge來代替負(fù)責(zé)Lamipol的光吸收的A1，可以在波長1 μπι以下實現(xiàn)高消光比。另夕卜，根據(jù)該資料中的Fig3可以期待Te(碲)也能得到高消光比。如此，Lamipol為可以得到高消光比的吸收型偏光板，但由于使吸光物質(zhì)和透射性物質(zhì)的層疊厚度成為受光面的大小，因此不適于需要數(shù)cm見方的大小的投影儀用途的偏光板。
[0013]另外，專利文獻(xiàn)4中記載了，組合線柵(wire grid)結(jié)構(gòu)和吸收膜而成的偏光板。吸收膜中使用金屬、半導(dǎo)體膜時，對材料的光學(xué)特性有較強(qiáng)影響，因此通過調(diào)整材料以及線柵與吸收膜之間的電介質(zhì)膜厚度，可以減輕特定區(qū)域的反射率，但在寬波長區(qū)域難以實現(xiàn)這種對策。
[0014]另外，通過使用吸收性高的Ta、Ge等，可以拓寬譜帶，但透光軸方向的吸收同時變大，作為偏光板的重要特性的透光軸方向的透射率會降低。
[0015]作為對上述問題的改善對策，有在吸收膜中應(yīng)用微粒。然而，迄今為止提出的使用傾斜成膜來直接堆積吸收膜的方法中，依賴于由所堆積的吸收膜的遮蔽造成的自組裝化，因此，受到材料本身的物性、基板的粗糙度等的較強(qiáng)影響，難以控制吸收特性。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)
[0018]專利文獻(xiàn)1:美國專利第6772608號說明書
[0019]專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-147253號公報
[0020]專利文獻(xiàn)3:日本特開2002-372620號公報
[0021]專利文獻(xiàn)4:日本特開2008-216957號公報
[0022]非專利文獻(xiàn)
[0023]非專利文獻(xiàn)1:J.0pt.Soc.Am.A Vol.8，N0.4 619-624
[0024]非專利文獻(xiàn)2:Applied Optics Vol.25 N0.21986 311-314
[0025]非專利文獻(xiàn)3:J.Lightwave Tec.Vol.15N0.6 1997 1042-1050

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]發(fā)明要解決的問題
[0027]本發(fā)明是鑒于這樣的實際情況而提出的，目的在于，提供具有優(yōu)異的光學(xué)特性的偏光板和偏光板的制造方法。
[0028]用于解決問題的方案
[0029]為了解決前述問題，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；束結(jié)構(gòu)層，形成于前述透光基板上，且由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成；吸收層，形成于前述束結(jié)構(gòu)層上；電介質(zhì)層，形成于前述吸收層上；和反射層，形成于前述電介質(zhì)層上，且以比工作譜帶的光的波長小的間距排列成一維點陣狀。
[0030]另外，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；束結(jié)構(gòu)層，形成于前述透光基板上，且由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成；和吸收層，形成于前述束結(jié)構(gòu)層上。
[0031]另外，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；吸收層，形成于前述透光基板；和束結(jié)構(gòu)層，形成于前述吸收層上，且由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成，前述吸收層包含無機(jī)微粒。
[0032]另外，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；反射層，形成于前述透光基板上，且以比工作譜帶的光的波長小的間距排列成一維點陣狀；束結(jié)構(gòu)層，形成于前述反射層上，且由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成；和吸收層，形成于前述束結(jié)構(gòu)層上。
[0033]另外，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；反射層，形成于前述透光基板上，且以比工作譜帶的光的波長小的間距排列成一維點陣狀；電介質(zhì)層，形成于前述反射層上；束結(jié)構(gòu)層，形成于前述電介質(zhì)層上，且由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成；和吸收層，形成于前述束結(jié)構(gòu)層上。
[0034]另外，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；和束結(jié)構(gòu)層，形成于前述透光基板上，且由柱狀的電介質(zhì)的束構(gòu)成，前述束結(jié)構(gòu)層含有1層以上的包含金屬或半導(dǎo)體的層。
[0035]另外，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；和束結(jié)構(gòu)層，形成于前述透光基板上，且由包含氧化物的柱狀的束構(gòu)成，前述氧化物存在氧缺陷。
[0036]另外，本發(fā)明的偏光板的特征在于，具備:透光基板，透過工作譜帶的光；束結(jié)構(gòu)層，形成于前述透光基板上，由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成，且具有光學(xué)各向異性；電介質(zhì)層，形成于前述束結(jié)構(gòu)層上；反射層，形成于前述電介質(zhì)層上，且以比工作譜帶的光的波長小的間距排列成一維點陣狀。
[0037]另外，本發(fā)明的偏光板的制造方法的特征在于，在透光基板上依次形成吸收層和由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成的束結(jié)構(gòu)層，以前述束結(jié)構(gòu)層作為掩模實施蝕刻，使前述吸收層微?；?br>[0038]另外，本發(fā)明的偏光板的制造方法的特征在于，對由包含氧化物的柱狀的束構(gòu)成的束結(jié)構(gòu)層進(jìn)行還原處理。
[0039]另外，本發(fā)明的束結(jié)構(gòu)的制造方法的特征在于，將直徑小于工作譜帶的波長的納米顆粒排列在基板上，將X、1、Z正交坐標(biāo)中的xy平面設(shè)為基板面時，在xy平面上從相差180°的2個方向交替地傾斜蒸鍍無機(jī)微粒，形成由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成的束結(jié)構(gòu)層。
[0040]另外，本發(fā)明的束結(jié)構(gòu)的制造方法的特征在于，將X、y、z正交坐標(biāo)中的xy平面設(shè)為基板面時，在xy平面上從相差180°的2個方向交替地傾斜蒸鍍無機(jī)微粒，形成束結(jié)構(gòu)層，然后從與前述相差180°的2個方向在xy平面上的直線正交的方向進(jìn)行離子蝕刻。
[0041]發(fā)明的效果
[0042]根據(jù)本發(fā)明，由包含電介質(zhì)、金屬和半導(dǎo)體中的1種以上的柱狀的束構(gòu)成的束結(jié)構(gòu)層使光吸收、光散射增大，因此作為結(jié)果，使反射率降低，可以得到優(yōu)異的光學(xué)特性。
【附圖說明】
[0043]圖1的圖1A為示出構(gòu)成例1的偏光板的截面示意圖，圖1的圖1B為示出構(gòu)成例2的偏光板的截面示意圖。
[0044]圖2的圖2A為示