偏振光片及偏振光片的制造方法与流程

本技术涉及线栅（wiregrid）型偏振光片及偏振光片的制造方法。
背景技术：
：线栅型偏振光片具有较高的耐久性，因此，适合例如在光密度较大的液晶投影仪中使用。在这样的偏振光片中，光学特性上重要的条件是低反射。在反射率较高的情况下，因液晶面板的误动作的原因或杂散光而引起画质变差。近年来，由于液晶投影仪的高亮度化及高清晰化，期望更低反射的偏振光片。线栅型偏振光片，例如，具备反射层和电介质层和吸收层，并使用上层的电介质层及吸收层的吸收效应及3层的干涉效应来抑制与线栅平行的s偏振光反射率（例如，参照专利文献1。）。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2012－103728号公报。技术实现要素：【发明要解决的课题】前述的线栅型偏振光片中，已知将保护膜涂覆在反射层和电介质层和吸收层的格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面的最外周，从而提高耐久性。但是，若为了提高耐久性而加厚保护膜，则光学特性会变差。本技术鉴于这样的实际情况而提出，提供具有优异的光学特性及耐久性的偏振光片及偏振光片的制造方法。【用于解决课题的方案】为了解决前述的课题，本技术所涉及的偏振光片，其特征在于，具备：透明基板，相对于使用波段的光透明；格子状凸部，以比所述使用波段的光的波长更短的间距排列在所述透明基板上，并沿既定方向延伸，且具有反射层和反射抑制层；由电介质构成的电介质部，在所述格子状凸部的表面及所述格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成；以及憎水部，形成在所述电介质部的表面，具有憎水性。另外，本技术所涉及的偏振光片的制造方法，其特征在于，在光学部件成膜电介质，所述光学部件具备相对于使用波段的光透明的透明基板、和以比所述使用波段的光的波长更短的间距排列在所述透明基板上并沿既定方向延伸且具有反射层和反射抑制层的格子状凸部；在所述格子状凸部的表面及所述格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成由所述电介质构成的电介质部；在所述电介质部的表面形成具有憎水性的憎水部。【发明效果】依据本技术，在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成电介质部，且在电介质部的表面形成有憎水部，所以能够得到优异的光学特性及耐久性。附图说明【图1】图1是示意性地示出作为具体例1示出的偏振光片的构造的截面图。【图2】图2是示意性地示出作为具体例2示出的偏振光片的构造的截面图。【图3】图3是示出偏振光片的制造方法的流程图。【图4】图4是示意性地示出进行模拟的线栅型偏振光片的结构的截面图。【图5】图5是示出作为电介质部成膜了既定厚度（0、1nm、2nm、5nm、10nm）的sio2时的透射轴透射率tp的模拟结果的图表。【图6】图6是示出作为电介质部成膜了既定厚度（0、1nm、2nm、5nm、10nm）的sio2时的吸收轴透射率ts的模拟结果的图表。【图7】图7是示出相对于sio2的厚度的各波段的透射轴透射率tp的平均值的模拟结果的图表。【图8】图8是示出相对于sio2的厚度的各波段的吸收轴透射率ts的平均值的模拟结果的图表。【图9】图9是示意性地示出通过实验制作的偏振光片的结构的截面图。【图10】图10是在碳膜上用ald法将sio2成膜1nm时的tem（transmissionelectronmicroscope）图像。【图11】图11是示出耐热性试验的对比度相对于试验时间的变化率的图表。具体实施方式以下，边参照附图，边按照以下顺序对本技术的实施方式详细地进行说明。1.偏振光片2.偏振光片的制造方法3.实施例＜1.偏振光片＞本实施方式所涉及的偏振光片具备：透明基板，相对于使用波段的光透明；格子状凸部，以比使用波段的光的波长更短的间距排列在透明基板上，并沿既定方向延伸，且具有反射层和反射抑制层；由电介质构成的电介质部，在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成；以及憎水部，形成在电介质部的表面，具有憎水性。依据这样的偏振光片，由于在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成有电介质部，且在电介质部的表面形成有憎水部，所以能够得到优异的光学特性及耐久性。格子状凸部至少具有反射层和反射抑制层。反射层是在作为吸收轴的y方向排列以带状延伸的金属薄膜而成。即，反射层具有作为线栅型偏振光镜的功能，使朝向透明基板的形成有线栅的面入射的光中的、在与线栅的长边方向平行的方向（y方向）具有电场分量的偏振光波（te波（s波））衰减，并使在与线栅的长边方向正交的方向（x方向）具有电场分量的偏振光波（tm波（p波））透射。反射抑制层通过偏振光波的选择性光吸收作用来使te波衰减。通过适当调整反射抑制层的结构，在反射层反射的te波能够在透射反射抑制层时一部分被反射而返回到反射层，另外，能够通过干涉来使穿过反射抑制层的光衰减。作为反射抑制层的结构，例如，可为由光吸收性材料构成的吸收层、和由电介质构成的电介质层的多层膜，也可为混合光吸收性材料和电介质而成的混合层。依据这样的结构的光学部件，通过利用透射、反射、干涉、偏振光波的选择性光吸收这4个作用，能够使具有与反射层的格子平行的电场分量的偏振光波（te波（s波））衰减，并使具有与格子垂直的电场分量的偏振光波（tm波（p波））透射。即，te波由于反射抑制层的偏振光波的选择性光吸收作用而被衰减，而透射反射抑制层的te波由于作为线栅发挥功能的格子状的反射层而被反射。电介质部在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成。在此，电介质部不连续地形成是指电介质膜并非一样，在中途被切断而并不连续。作为这样的电介质部的形状，可举出例如岛状、点状等。由此，能够不使光学特性变差而保持憎水部。憎水部优选使用具有与电介质部的电介质反应的官能团的憎水性化合物来形成。具体而言，与sio2键合的氟烷基，可举出具有烷基的硅烷化合物、或具有与al2o3键合的氟烷基或烷基的磷酸盐化合物。由此，能够防止憎水性化合物的蒸发，并能提高耐热性。[具体例1]图1是示意性地示出作为具体例1示出的偏振光片的构造的截面图。如图1所示，偏振光片具备：相对于使用波段的光透明的透明基板11；以比使用波段的光的波长更短的间距排列在透明基板上并沿既定方向延伸的依次具有反射层12、第1电介质层13a、吸收层13b和第2电介质层13c的格子状凸部；在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成且由电介质构成的电介质部14；以及形成在电介质部14的表面并具有憎水性的憎水部15。即，关于作为具体例1而示出的偏振光片，作为反射抑制层，具有第1电介质层13a、吸收层13b和第2电介质层13c。作为透明基板11，只要为对使用波段的光显示出透光性的基板就无特别限制，能够根据目的而适当选择。“对使用波段的光显示出透光性”并不意味着使用波段的光的透射率为100％，而是只要显示出能够保持作为偏振光片的功能的透光性即可。作为使用波段的光，可举出例如波长380nm～810nm左右的可见光。反射层12沿作为吸收轴的y方向排列以带状延伸的金属薄膜而成。即，反射层12具有作为线栅型偏振光镜的功能，使朝向透明基板11的形成有线栅的面入射的光中的、在与线栅的长边方向平行的方向（y方向）具有电场分量的偏振光波（te波（s波））衰减，并使在与线栅的长边方向正交的方向（x方向）具有电场分量的偏振光波（tm波（p波））透射。作为反射层12，只要为对于使用波段的光具有反射性的材料就无特别限制，能够使用例如al、ag、cu、mo、cr、ti、ni、w、fe、si、ge、te等的单一金属或包含这些的合金或半导体材料。第1电介质层13a，例如以相对于在吸收层13b反射的偏振光、使透射吸收层13b并在反射层12反射的该偏振光的相位错开半波长的膜厚形成。实际使用上，膜厚没有被最佳化，也能够对吸收层13b反射的光进行吸收，实现对比度的提高，因此，根据期望的偏振光特性和实际的制作工序的均衡来决定也没关系。作为第1电介质层13a，可举出sio2等的si氧化物、al2o3、氧化铍、氧化铋等的金属氧化物、mgf2、冰晶石、锗、二氧化钛、硅、氟化镁、氮化硼、氧化硼、氧化钽、碳、或这些的组合等的一般性材料。这些之中，优选使用si氧化物。吸收层13b由金属材料或半导体材料等的光学常数的消光系数不为零的、具有光吸收作用的光吸收性材料构成，根据使用波段的光进行适当选择。作为金属材料，可举出ta、al、ag、cu、au、mo、cr、ti、w、ni、fe、sn等的单一元素或包含这些的1种以上的元素的合金。另外，作为半导体材料，可举出si、ge、te、zno、硅化物材料（β－fesi2、mgsi2、nisi2、basi2、crsi2、cosi2、tasi等）等。通过使用这些材料，偏振光片对于所适用的可见光区能够得到较高的消光比。这些之中，优选包含fe或ta，并且包含si而构成。第2电介质层13c能够使用与第1电介质层13a同样的材料，在这些之中，也优选使用sio2等的si氧化物。电介质部14由在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成的电介质构成，作为与憎水部15选择性地键合的锚（anchor）发挥功能。作为电介质，可举出sio2等的si氧化物、al2o3、氧化铍、氧化铋等的金属氧化物、mgf2、冰晶石、锗、二氧化钛、硅、氟化镁、氮化硼、氧化硼、氧化钽、碳、或这些的组合等的一般性材料。这些之中，出于与憎水性化合物的反应性的观点，优选sio2或al2o3。电介质部14优选以厚度成为0.8nm～1.2nm的方式成膜。由此，能够在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面以岛状或点状形成电介质，并能抑制光学特性的变差。憎水部15形成在电介质部14的表面，且具有憎水性。憎水部15优选使用具有与电介质部14的电介质反应的官能团的憎水性化合物来形成。由此，能够防止憎水性化合物的蒸发，并提高耐热性。作为具体的憎水性化合物，可举出具有与sio2键合的氟烷基或烷基的硅烷化合物，烷基链的碳数优选为4～20。作为具体例，可举出例如fdts（三氯（1h，1h，2h，2h－十七氟癸烷基）硅烷：heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane）、pets（五氟苯基丙基三氯硅烷：pentafuorophenylpropyltrichlorosilane）、fots（1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷：（tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl）trichlorosilane）、ots（十八烷基三氯硅烷：n－octadecyltrichlorosilane，（c18））等。另外，可举出具有与al2o3键合的氟烷基或烷基的磷酸盐化合物，烷基链的碳数优选为4～20。作为具体例，可举出fopa（1h，1h，2h，2h-全氟正辛基磷酸：1h,1h,2h,2h-perfluoro-n-octylphosphonicacid）、fdpa（1h，1h，2h，2h-全氟正癸基磷酸：1h,1h,2h,2h-perfluoro-n-decylphosphonicacid）、fhpa（1h，1h，2h，2h-全氟正己基磷酸：1h,1h,2h,2h-perfluoro-n-hexylphosphonicacid）、odpa（正十八烷基磷酸：octadecylphosphonicacid）等。依据由这样的结构构成的偏振光片，在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成有电介质部14，且在电介质部14的表面形成有憎水部15，所以能获得优异的光学特性及耐久性。[具体例2]图2是示意性地示出作为具体例2示出的偏振光片的构造的截面图。如图2所示，偏振光片具备：相对于使用波段的光透明的透明基板21；以比使用波段的光的波长更短的间距排列在透明基板上并沿既定方向延伸的具有反射层22、和混合光吸收性材料和电介质而成的混合层23的格子状凸部；在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成且由电介质构成的电介质部24；以及形成在电介质部24的表面且具有憎水性的憎水部25。即，关于作为具体例2而示出的偏振光片，作为反射抑制层，具有混合光吸收性材料和电介质而成的混合层23。透明基板21、反射层22、电介质部24、及憎水部25分别与在前述的具体例1中示出的偏振光片的透明基板11、反射层12、电介质部14、及憎水部15同样，因此，在此省略说明。混合层23混合光吸收性材料和电介质而成，具有例如光吸收性材料或电介质的浓度沿层厚方向倾斜的浓度分布。作为光吸收性材料，可举出金属材料、半导体材料等，可根据使用波段的光而适当选择。作为金属材料，可举出ta、al、ag、cu、au、mo、cr、ti、w、ni、fe、sn等的单一元素或包含这些的1种以上的元素的合金。另外，作为半导体材料，可举出si、ge、te、zno、硅化物材料（β－fesi2、mgsi2、nisi2、basi2、crsi2、cosi2、tasi等）等。通过使用这些材料，偏振光片对于所适用的可见光区能够得到较高的消光比。这些之中，也优选包含fe或ta，并且包含si而构成。作为电介质，可举出sio2等的si氧化物、al2o3、氧化铍、氧化铋等的金属氧化物、mgf2、冰晶石、锗、二氧化钛、硅、氟化镁、氮化硼、氧化硼、氧化钽、碳、或这些的组合等的一般性材料。这些之中，也优选使用si氧化物。[变形例]在前述的具体例1、2中，在透明基板上设置了格子状凸部，但是并不限于此，也可以在透明基板上进一步设置电介质层，并在电介质层上形成格子状凸部。另外，也可以挖入透明基板或电介质层而设为凸状的基座，并在该基座上形成格子状凸部。另外，基座的截面形状也不限于长方形，例如可为梯形状，也可为曲面。＜2.偏振光片的制造方法＞接着，对本实施方式所涉及的偏振光片的制造方法进行说明。本实施方式所涉及的偏振光片的制造方法，在光学部件成膜电介质，该光学部件具备相对于使用波段的光透明的透明基板、和以比使用波段的光的波长更短的间距排列在所述透明基板上并沿既定方向延伸且具有反射层和反射抑制层的格子状凸部，在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成由电介质构成的电介质部，在电介质部的表面形成具有憎水性的憎水部。依据这样的偏振光片的制造方法，由于在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面不连续地形成电介质部，并且在电介质部的表面形成憎水部，所以能够获得具有优异的光学特性及耐久性的偏振光片。图3是示出偏振光片的制造方法的流程图。首先，在各种膜的成膜工序s1中，利用例如溅射法使反射层32和反射抑制层33层叠在透明基板31上。接着，作为抗蚀剂涂敷感光性树脂40（感光性树脂涂敷工序s2），进行曝光及显影，形成利用抗蚀剂形成的格子状的图案40a（曝光/显影工序s3）。接着，在干法蚀刻工序s4中，使利用抗蚀剂形成的栅格图案转印到下层的反射层32及反射抑制层33，形成反射层32a及反射抑制层33a的栅格。反射层32及反射抑制层33分别为不同的物质，在蚀刻性上存在差异，因此优选配合材料而改变蚀刻气体。例如，在反射层32使用铝的情况下，优选使用氯类等离子体，而在反射抑制层33使用sio2或fesi的情况下，优选使用氟类等离子体。另外，在使用al2o3的情况下，优选使用bcl3。这样通过根据材料分开使用蚀刻气体，能够抑制材料的边界的截面形状因蚀刻性的差异而混杂，并能抑制光学特性的变差。接着，在电介质部成膜工序s5中，在形成有反射层32a及反射抑制层33a的格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面，不连续地形成电介质部34。电介质部34的形成能够使用物理蒸镀法、化学蒸镀法等。这些之中，特别优选使用ald法（atomiclayerdeposition法、原子沉积法）。由此，对于长宽（aspect）比较高的沟槽构造，也能使电介质均匀地附着到槽的细微部分。接着，在憎水部成膜工序s6中，向电介质部34的表面涂敷憎水性化合物。作为憎水性化合物的涂敷方法，可举出浸渍涂敷、旋涂、蒸汽（vapour）处理等。这些之中，也特别优选使用蒸汽处理。由此，能够将憎水性化合物涂敷到长宽比较高的沟槽构造的细微部分。接着，在热处理工序s7中，进行加热处理，使电介质部34和憎水性化合物键合，在电介质部34的表面形成具有憎水性的憎水部35，并且使附着在电介质部以外的部位的憎水性化合物蒸发除去。加热处理的温度优选为250～350℃，更优选为280～320℃。依据这样的偏振光片的制造方法，即便为长宽比较高的沟槽构造也能不连续地形成电介质部及憎水部，能够得到具有优异的光学特性及耐久性的偏振光片。[实施例]＜3.实施例＞以下，对本技术的实施例进行说明。此外，本技术并不限于这些实施例。[模拟]首先，在线栅型偏振光片中，对成膜在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面的sio2的厚度的影响进行了模拟。图4是示意性地示出进行模拟的线栅型偏振光片的结构的截面图。如图4所示，该偏振光片具备：透明基板51；在基板51上以141nm的间距p排列的宽度w35nm的由al构成的反射层52；以及配置在反射层52上并由sio2和fesi构成且fesi的浓度从反射层52一侧向厚度方向变高的混合层53。另外，基板51的挖入部51a的深度d51设为25nm，反射层52的厚度t52设为250nm，混合层53的厚度t53设为34nm。而且，在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面，作为电介质部54具备既定厚度（0、1、2、5、10nm）的sio2，作为憎水部55具备1nm的fdts（三氯（1h，1h，2h，2h－十七氟癸烷基）硅烷）。模拟是利用rcwa（严格耦合波分析：rigorouscoupledwaveanalysis）法的电磁场模拟来进行的。模拟中，使用了gratingsolverdevelopment公司制的光栅模拟器“gsolver”。图5是示出作为电介质部成膜既定厚度（0、1nm、2nm、5nm、10nm）的sio2时的透射轴透射率tp的模拟结果的图表，图6是示出作为电介质部成膜既定厚度（0、1nm、2nm、5nm、10nm）的sio2时的吸收轴透射率ts的模拟结果的图表。另外，图7是示出相对于sio2的厚度的各波段的透射轴透射率tp的平均值的模拟结果的图表，图8是示出相对于sio2的厚度的各波段的吸收轴透射率ts的平均值的模拟结果的图表。此外，透射轴透射率tp为垂直于栅格的方向的透射率，吸收轴透射率ts为与栅格平行的方向的透射率。如图5及图7所示，可知特别是在蓝色波段（波长430－510nm）中，sio2的厚度越增加透射轴透射率tp越下降。另外，如图6及图8所示，可知在sio2的厚度为1nm、2nm、5nm的情况下，与sio2的厚度为0nm的情况相比，在绿色波段（波长520－590nm）及红色波段（波长600－680nm）中吸收轴透射率ts会下降。另外，可知在sio2的厚度为10nm的情况下，与sio2的厚度为0nm的情况相比，在蓝色波段（波长430－510nm）及绿色波段（波长520－590nm）中吸收轴透射率ts会变高。由这些模拟结果可知，在sio2的厚度为1nm左右的情况下，透射轴透射率tp变高，吸收轴透射率ts变低，在光学特性上良好。[偏振光片的制作]接着，制作作为电介质部成膜既定厚度（0.8nm、1.0nm、1.2nm、10nm）的sio2的偏振光片，并对耐热性及耐煮沸性进行了评价。另外，对构成偏振光片的材料的接触角进行了研究。图9是示意性地示出由实验制作的偏振光片的结构的截面图。如图9所示，该偏振光片具备：透明基板61；在透明基板61上由sio2构成的反射层基底层62a；在反射层基底层62a上以141nm的间距p排列的宽度w35nm的由al构成的反射层62；配置在反射层62上的由sio2构成的第1电介质层63a；由fesi构成的吸收层63b；以及由sio2构成的第2电介质层63c。另外，反射层基底层62a的厚度设为80nm，反射层基底层62a的挖入部62b的深度d62a设为25nm，反射层62的厚度t62设为250nm，第1电介质层63a的厚度t63a设为5nm，吸收层63b的厚度t63b设为25nm，第2电介质层63c的厚度t63c设为10nm。而且，在格子状凸部的表面及格子状凸部间的底面部的表面，利用ald法来成膜既定厚度（0.8nm、1.0nm、1.2nm、10nm）的sio2作为电介质部64，且利用蒸汽处理来成膜1nm左右的fdts作为憎水部65。图10是在碳膜上以ald法将sio2成膜1nm时的tem（透射电子显微镜：transmissionelectronmicroscope）图像。由于难以观察形成在偏振光片上的电介质部，所以在碳膜上成膜sio2，对电介质部的偏振光片上的存在状态进行了模拟。在图10中，白色部71为碳，黑色部72为sio2，可知sio2以岛状附着。根据图10，可认为在将sio2成膜0.8～1.2nm的情况下，不会成为一样的膜，而形成不连续的sio2。[耐热性]耐热性试验的温度设为250℃。对于耐热性试验后的各偏振光片，测定对比度（透射轴透射率/吸收轴透射率），并算出从耐热性试验前起的对比度的变化率。图11是示出耐热性试验的对比度相对于试验时间的变化率的图表。如图11所示，在不成膜sio2的情况下，对比度的变化率以较短的试验时间变大，在500小时的试验时间的变化率为40％左右。另一方面，在成膜厚度0.8nm、1.0nm、1.2nm的sio2的情况下，在500小时的试验时间下变化率也为10％以下。根据上述，可知：在将sio2成膜0.8～1.2nm的情况下，原状维持了优异的光学特性，并显示出与现有的10nm的成膜同等的耐热性。[各材料的接触角]接着，对于构成偏振光片的各材料的憎水处理后的接触角，研究了有无作为电介质的sio2膜的影响。表1中，示出不成膜sio2而进行憎水处理时的初始及热处理后的接触角。在基板（corning公司制、eaglexg）上成膜各材料后，利用蒸汽处理成膜了fdts。热处理是在300℃的温度下进行16小时。[表1]憎水处理后接触角（°）热处理后（300℃，16h）接触角（°）al膜11312sio2膜114112基板（eaglexg）11064fesi（90%）、sio2（10%）膜974fesi（80%）、sio2（20%）膜1054fesi（70%）、sio2（30%）膜1074根据表1，al膜、基板、fesi膜在憎水处理后的初始的接触角较高，且显示出憎水性，但是在热处理后，由于fdts蒸发，所以失去憎水性。另一方面，可知：sio2膜由于fdts和sio2键合，所以憎水剂不会蒸发而显示出憎水性。表2示出在sio2成膜后进行憎水处理时的初始及热处理后的接触角。在基板（corning公司制、eaglexg）上成膜各材料后，利用ald法成膜既定厚度的sio2，并利用蒸汽处理来成膜fdts。另外，在图9所示的偏振光片中，利用ald法来成膜既定厚度的sio2，且利用蒸汽处理来成膜fdts。热处理是在300℃的温度下进行16小时。[表2]sio2膜厚（nm）憎水处理后接触角（°）热处理后（300℃、16h）接触角（°）al膜0.511087al膜1.0111108al膜3.0108111fesi膜0.5114117fesi膜1.0114117fesi膜3.0101117基板（eaglexg）0.5108106基板（eaglexg）1.0108109基板（eaglexg）3.0105109偏振光片0.5150116偏振光片1.0150150偏振光片3.0150150根据表2，可知：在全部的材料上成膜sio2，从而fdts和sio2键合，fdts不蒸发而显示出憎水性。根据上述，可知：作为电介质部将sio2成膜1nm左右，具体而言成膜0.8～1.2nm，形成憎水部，从而原状维持优异的光学特性，并得到良好的耐久性。【标号说明】11透明基板；12反射层；13a第1电介质层；13b吸收层；13c第2电介质层；14电介质部；15憎水部；21透明基板；22反射层；23混合层；24电介质部；25憎水部；31透明基板；32反射层；33反射抑制层；34电介质部；35憎水部；40感光性树脂；51透明基板；52反射层；53混合层；54电介质部；55憎水部；61透明基板；62a反射层基底层；62反射层；63a第1电介质层；63b吸收层；63c第2电介质层；64电介质部；65憎水部；71碳；72sio2。当前第1页12