光学元件和投射型图像显示装置的制作方法

本技术涉及具有倾斜蒸镀膜的光学元件和投射型图像显示装置。本申请基于2017年11月21日在日本申请的日本专利申请号特愿2017-223769主张优先权，该申请通过参照被引入本申请。
背景技术：
：以往，已知在透明基板表面形成有电介质材料的倾斜蒸镀膜的光学元件。倾斜蒸镀是使基板表面相对于蒸镀材料的飞来方向倾斜而进行成膜的方法，观察到该蒸镀膜的结构成为微细的柱状物的集合体相对于基板表面以一定角度倾斜的柱状组织。该柱状物的密度在面内具有各向异性，折射率具有面内各向异性，结果，会在倾斜蒸镀膜中产生双折射现象。倾斜蒸镀膜利用该双折射现象而被用于1/4波长相位差板、1/2波长板等光学元件。例如，专利文献1中记载了具有以五氧化二钽(ta2o5)为主成分的倾斜蒸镀膜的相位差元件。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-256024号公报技术实现要素：发明所要解决的课题近年来，作为投影仪中使用的光源，可获得高辉度且高输出的光的激光光源备受瞩目。但就前述以五氧化二钽为主成分的倾斜蒸镀膜而言，有时会由于来自激光光源的高辉度且高输出的光而受到损伤。本技术是鉴于这样的实际情况提出的，其目的在于，提供能够对于高辉度且高输出的光获得优异的耐性的光学元件和投射型图像显示装置。用于解决课题的方法为了解决前述课题，本技术涉及的光学元件的特征在于，具备对于使用波长区域的光而言透明的基板和由以氧化铪为主成分的倾斜蒸镀膜构成的双折射层，前述双折射层是相对于前述基板的法线具有第1倾斜方向的第1倾斜蒸镀膜和具有第2倾斜方向的第2倾斜蒸镀膜交替成膜而构成的。此外，本技术涉及的投射型图像显示装置的特征在于，具备前述光学元件、光调制装置、射出光的光源、以及对经调制的光进行投射的投射光学体系，前述光调制装置和前述光学元件配置在前述光源与前述投射光学体系之间的光路上。此外，本技术涉及的光学元件的制造方法的特征在于，重复如下工序来形成双折射层，所述工序为：在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的第1方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，使第1倾斜蒸镀膜成膜的工序；以及在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的第2方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，使第2倾斜蒸镀膜成膜的工序。发明效果根据本技术，倾斜蒸镀膜是以氧化铪为主成分形成的，因此能够对于高辉度且高输出的光获得优异的耐性。附图说明[图1]图1为示出相位差元件的构成例的截面图。[图2]图2为倾斜蒸镀膜的立体示意图。[图3]图3为用于说明使倾斜蒸镀膜成膜的倾斜蒸镀法的示意图。[图4]图4为示出使从蒸镀源的蒸镀方向在蒸镀对象面上投影的方向的示意图。[图5]图5为防反射层的截面示意图。[图6]图6为示出相位差元件的制造方法的流程图。具体实施方式以下，一边参照附图一边按下述顺序详细地对本技术的实施方式进行说明。1.光学元件2.光学元件的制造方法3.投射型图像显示装置4.实施例<1.光学元件>本实施方式涉及的光学元件具备对于使用波长区域的光而言透明的基板和由以氧化铪为主成分的倾斜蒸镀膜构成的双折射层。由此，能够对于来自激光光源等的高辉度且高输出的光获得优异的耐性。认为这是因为，具有高熔点的氧化铪会防止倾斜蒸镀膜的柱状组织的热瓦解。双折射层可以是相对于基板的法线具有第1倾斜方向的第1倾斜蒸镀膜和具有第2倾斜方向的第2倾斜蒸镀膜交替成膜而得的。当双折射层是第1倾斜蒸镀膜和第2倾斜蒸镀膜交替成膜而得的膜的情况下，柱状组织的填充率变大，因此对于高辉度且高输出的光的耐性的效果变得显著。此外，光学元件优选具备至少1层由折射率不同的2种以上的电介质膜层叠而成的防反射层。由此，能够减轻反射、增大透射率。作为具有这样的构成的光学元件，可以列举使入射光产生相位差的相位差元件、相位差补偿偏光元件等。以下对作为光学元件一例的相位差元件进行说明。图1为示出相位差元件的构成例的截面图。如图1所示，相位差元件10具备透明基板11、高折射率膜和低折射率膜在透明基板11上交替层叠且各层的厚度在使用波长以下的匹配层12、由形成于匹配层12上的倾斜蒸镀膜构成的双折射层13、以及由形成于双折射层13上的电介质膜构成的保护层14。此外，在透明基板11侧具备第1防反射层15a，在保护层14侧具备第2防反射层15b。透明基板11对于使用波长区域的光而言是透明的，对于使用波长区域的光具有高透射率。作为透明基板11的材料，可列举例如玻璃、石英、水晶、蓝宝石等。透明基板11的形状一般为四边形，根据目的可适当选择形状。透明基板11的厚度例如优选为0.1～3.0mm。匹配层12是电介质膜层叠而成的多层膜，根据需要设于透明基板11与双折射层13之间。匹配层12设计为使得表面反射光与界面反射光的相位逆转而相互抵消，防止在透明基板11与双折射层14的界面的反射。匹配层12可以由选自tio2、sio2、ta2o5、al2o3、ceo2、zro2、zro、nb2o5、hfo2的2种以上的电介质膜构成。此外，匹配层12的与双折射层13相接的电介质膜优选为与氧化铪的密合性优异的sio2。由此，能够使得对于激光光源等的耐光性进一步提高。双折射层13由以氧化铪(hfo2)为主成分的倾斜蒸镀膜构成。这里，主成分的意思是在倾斜蒸镀膜的柱状组织中所占比例最大的成分。此外，双折射层13可以是倾斜蒸镀膜的单层膜，也可以是倾斜蒸镀膜交替成膜而得的膜。此外，各倾斜蒸镀膜的厚度优选为使用波长以下。图2为倾斜蒸镀膜的立体示意图。如图2所示，倾斜蒸镀膜是在相对于蒸镀对象面21的法线s倾斜的方向上堆积蒸镀材料而形成的。相对于蒸镀对象面21的法线s的倾斜角度优选为60°以上80°以下。倾斜蒸镀膜由以氧化铪为主成分的柱状束相对于蒸镀对象面的法线倾斜地构成的倾斜柱状结构构成。该倾斜柱状结构具有以氧化铪为主成分的微粒堆积而成的柱状部和作为柱状部间的空气层的空隙部。图3为用于说明使倾斜蒸镀膜成膜的倾斜蒸镀法的示意图，图4为示出使来自蒸镀源的蒸镀材料的飞来方向在蒸镀对象面上投影的方向(蒸镀方向)的示意图。如图3和图4所示，倾斜蒸镀膜交替成膜而成的膜是将通过从第1蒸镀方向31的蒸镀进行的成膜和通过从第2蒸镀方向32的蒸镀进行的成膜交替地重复进行从而形成的。具体地，在通过从第1蒸镀方向31的蒸镀进行的成膜后，使蒸镀对象面围绕垂直于蒸镀对象面且通过蒸镀对象面的中心的中心线旋转180°，从而进行通过从第2蒸镀方向32的蒸镀进行的成膜。并且，重复上述操作，从而得到相对于蒸镀对象面的法线具有第1倾斜方向的第1倾斜蒸镀膜和具有第2倾斜方向的第2倾斜蒸镀膜交替成膜而成的膜。保护层14由电介质膜构成，与双折射层13的倾斜蒸镀膜相接地配置。由此能够防止相位差元件10的翘曲，能够提高倾斜蒸镀膜的耐湿性。作为保护层14的电介质材料，只要能够调整施加于相位差元件10的应力且具有提高耐湿性的效果即可，没有特别限制，可以根据目的适当选择。作为这样的电介质材料，例如可列举sio2、ta2o5、tio2、al2o3、nb2o5、lao、mgf2等，尤其优选为与氧化铪的密合性优异的sio2。由此，能够使耐湿性进一步提高。第1防反射层15a是与透明基板11的与双折射层13侧相对的面相接设置的，第2防反射层15b是根据需要与保护层14的与双折射层13侧相对的面相接设置的。第1防反射层15a和第2防反射层15b在希望的使用波长区域具有防反射功能。图5为第1防反射层的截面示意图。如图5所示，第1防反射层15a是折射率不同的2种以上的电介质膜层叠而成的光学多层膜，例如，由折射率各不相同的第1电介质膜151和第2电介质膜152交替层叠而成的多层膜形成。防反射层的层数根据需要适当确定，从生产率的方面出发，优选为5～40层程度。其中，第2防反射层15b也可与第1防反射层15a同样地构成。第1防反射层15a和第2防反射层15b分别由选自tio2、sio2、ta2o5、al2o3、ceo2、zro2、zro、nb2o5、hfo2的2种以上的电介质膜构成。例如，防反射层可以设为由折射率相对高的nb2o5构成的第1电介质膜151和由折射率相对低的sio2构成的第2电介质膜152交替层叠而成的多层膜。根据这样的构成的相位差元件，能够对于来自激光光源等的高辉度且高输出的光获得优异的耐性。<2.光学元件的制造方法>接下来，对本实施方式涉及的光学元件的制造方法进行说明。本实施方式涉及的光学元件的制造方法中，在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，形成由以氧化铪为主成分的倾斜蒸镀膜构成的双折射层。此外，本实施方式涉及的光学元件的制造方法中，重复如下工序来形成由倾斜蒸镀膜交替成膜而得的膜所构成的双折射层，所述工序为：在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的第1方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，使第1倾斜蒸镀膜成膜的工序；以及在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的第2方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，使第2倾斜蒸镀膜成膜的工序。由此，能够获得对于来自激光光源等的高辉度且高输出的光具有优异的耐性的光学元件。以下，作为光学元件的制造方法的具体例子，对图1所示构成例的相位差元件的制造方法进行说明。图6为示出相位差元件的制造方法的流程图。首先，在步骤s1中准备透明基板11。接下来，在步骤s2中，为了防止在双折射层13与透明基板11的界面的反射，在透明基板11上形成层叠电介质膜而成的匹配层12。接下来，在步骤s3中，对于未形成匹配层12的基板21的相反面，形成第1防反射层15a(背面ar层)。接下来，在步骤s4中，通过倾斜蒸镀法在匹配层12上形成双折射层13。例如，如图3和图4所示，在通过从第1蒸镀方向31的蒸镀进行的成膜后，使蒸镀对象面围绕垂直于蒸镀对象面且通过蒸镀对象面的中心的中心线旋转180°，从而进行通过从第2蒸镀方向32的蒸镀进行的成膜。并且，重复该操作，从而得到相对于蒸镀对象面的法线具有第1倾斜方向的第1倾斜蒸镀膜和具有第2倾斜方向的第2倾斜蒸镀膜交替成膜而得的膜。接下来，在步骤s5中，以200℃以上600℃以下的温度对双折射层13进行退火处理。更优选以300℃以上500℃以下的温度、进一步优选以400℃以上500℃以下的温度对双折射层13进行退火处理。由此，能够使双折射层13的特性稳定化。接下来，在步骤s6中，在双折射层13上使保护层14成膜。例如，使sio2成膜作为保护层14的情况下，优选使用teos(四乙氧基硅烷)气体和o2作为sio2的材料，并且使用等离子cvd装置。利用等离子cvd装置形成的sio2cvd膜与以溅射法为代表的物理气相生长是不同的，其特征是使用经气化的材料气体，因此能够使teos气体较容易地侵入柱状结构的空隙部，能够使得与双折射层13的密合性进一步提高。接下来，在步骤s7中，在保护层14上使第2防反射层15b(表面ar层)成膜。最后，在步骤s8中实施划线切割，得到符合规格的尺寸。通过以上的制造方法，能够获得对于来自激光光源等的高辉度且高输出的光具有优异的耐性的相位差元件。<3.投射型图像显示装置>前述光学元件对于高辉度且高输出的光具有优异的耐性，因此适合用作液晶投影仪、dlp(注册商标)(digitallightprocessing，数字光处理)投影仪、lcos(liquidcrystalonsilicon，液晶覆硅)投影仪、glv(注册商标)(gratinglightvalve，光栅光阀)投影仪等投影仪用途。即，本实施方式涉及的投射型图像显示装置具备前述光学元件、光调制装置、射出光的光源、以及对经调制的光进行投射的投射光学体系，光调制装置和光学元件配置在光源与投射光学体系之间的光路上。作为光调制装置，可列举具有透射型液晶面板等的液晶显示装置、具有dmd(digitalmicro-mirrordevice，数字微镜设备)等的微镜显示装置、具有反射型液晶面板等的反射型液晶显示装置、具有1维衍射型光调制元件(glv)等的1维衍射型显示装置等。例如，在使用液晶显示装置的投射型图像显示装置中，液晶显示装置至少具有液晶面板、第1偏光板和第2偏光板，进一步根据需要具有其他部件。液晶面板没有特别限制，例如具有基板、以及含有相对于与基板主面正交的方向具有预倾角的液晶分子的va模式液晶层，对入射的光束进行调制。va模式(verticalalignmentmode，垂直取向模式)的意思是，用垂直方向的纵向电场使与基板垂直地(或具有预倾角地)配置的液晶分子运动的方式。第1偏光板配置在液晶面板的入射侧，第2偏光板配置在液晶面板的出射侧。从耐久性的方面出发，第1偏光板和第2偏光板优选为无机偏光板。相位差元件例如是图1所示构成例的具备以氧化铪为主成分的倾斜蒸镀膜的元件，在构成投射型图像显示装置的光路中，配置在必要的位置上。此外，在使用微镜显示装置的投射型图像显示装置中，相位差元件也与扩散板、偏光分束器等组合，设于同一光路上。作为光源，只要是射出光的部件即可，没有特别限制，可以根据目的适当选择。本实施方式中，液晶显示装置具备具有以氧化铪为主成分的倾斜蒸镀膜的光学元件，因此可以使用射出高辉度且高输出的光的激光光源等。作为投射光学体系，只要是对经调制的光进行投射的部件，就没有特别限制，可以根据目的适当选择，例如，可列举将经调制的光投射在屏幕上的投射镜片等。根据这样的构成的投射型图像显示装置，能够使用来自激光光源等的高辉度且高输出的光，显示高辉度且高输出的图像。实施例<4.实施例>以下对本技术的实施例进行说明。这里，制作具有倾斜蒸镀膜的相位差元件，进行激光照射试验。需说明的是，本技术不受这些实施例的限定。[实施例1]首先，在玻璃基板(平均厚度0.7mm)的一个面上，通过溅射法层叠sio2/nb2o5/sio2这3个层，从而形成匹配层。接下来，在玻璃基板的另一面上，使用nb2o5和sio2，通过溅射法交替层叠11层，从而形成防反射层。然后，在匹配层上，以hfo2为蒸镀材料，在相对于基板法线方向倾斜70度的位置配置蒸镀源，将第1蒸镀方向设为0度、第2蒸镀方向设为180度，交替进行倾斜蒸镀。蒸镀后，为了使特性稳定化，在450℃进行退火处理。退火处理后，使用teos(四乙氧基硅烷)气体和o2，通过等离子cvd法使sio2膜成膜，形成保护层。接下来，使用nb2o5和sio2，通过溅射法交替层叠7层，从而形成防反射层。然后实施划线切割，得到符合规格的尺寸，制作相位差元件。[比较例1]将蒸镀材料设为ta2o5，除此以外，通过与实施例1同样的工艺制作相位差元件。[激光照射试验]对于通过实施例和比较例的方法制成的各30个相位差元件，在以下的条件下进行激光照射，对损伤的个数进行计数。损伤的基准设为透明相位差元件的被激光照射的部位呈现白色浑浊，通过目测对此进行确认。表1中示出激光照射所引起的相位差元件的损伤个数的结果。波长：455nmcw(连续波)半导体激光激光输出：61w功率密度：10.2w/mm2照射时间：3分钟[表1]实施例比较例损伤个数/制作个数0/3024/30如表1所示，将倾斜蒸镀膜设为ta2o5的比较例中，由于激光照射，发生了半数以上的破损。而将倾斜蒸镀膜设为hfo2的实施例中不发生损伤，可见对于高辉度且高输出的光表现出优异的耐久性。如上所述，本说明书中记载了下述技术。[1]一种光学元件，具备对于使用波长区域的光而言透明的基板和由以氧化铪为主成分的倾斜蒸镀膜构成的双折射层。[2]根据[1]所述的光学元件，前述双折射层是相对于前述基板的法线具有第1倾斜方向的第1倾斜蒸镀膜和具有第2倾斜方向的第2倾斜蒸镀膜交替成膜而构成的。[3]根据[1]或[2]所述的光学元件，其具备至少1层由折射率不同的2种以上的电介质膜层叠而成的防反射层。[4]根据[1]至[3]中任一项所述的光学元件，前述双折射层上进一步具备由电介质膜构成的保护层。[5]根据[1]至[3]中任一项所述的光学元件，其进一步具备折射率不同的2种以上的电介质膜层叠而成的匹配层，前述基板、前述匹配层和前述双折射层依次层叠。[6]根据[4]的光学元件，前述保护层的电介质膜为sio2。[7]根据[5]的光学元件，前述匹配层的与前述双折射层相接的电介质膜为sio2。[8]根据[3]所述的光学元件，前述防反射层由选自tio2、sio2、ta2o5、al2o3、ceo2、zro2、zro、nb2o5、hfo2的2种以上的电介质膜层叠而成。[9]根据[1]至[8]中任一项所述的光学元件，前述基板为选自玻璃、石英、水晶、蓝宝石的任一种。[10]一种投射型图像显示装置，具备[1]至[9]中任一项所述的光学元件、光调制装置、射出光的光源、以及对经调制的光进行投射的投射光学体系，前述光调制装置和前述光学元件配置在前述光源与前述投射光学体系之间的光路上。[11]一种光学元件的制造方法，在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，形成由倾斜蒸镀膜构成的双折射层。[12]一种光学元件的制造方法，重复如下工序来形成双折射层，所述工序为：在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的第1方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，使第1倾斜蒸镀膜成膜的工序；以及在相对于蒸镀对象面的法线倾斜的第2方向上堆积以氧化铪为主成分的蒸镀材料，使第2倾斜蒸镀膜成膜的工序。[13]根据[11]或[12]所述的光学元件的制造方法，其特征在于，形成前述双折射层后以200℃以上600℃以下的温度进行退火处理。符号说明10：相位差元件；11：透明基板；12：匹配层；13：双折射层；14：保护层；15a、15b：防反射层；21：蒸镀对象面；31：第1蒸镀方向；32：第2蒸镀方向；151：第1电介质膜；152：第2电介质膜。当前第1页12