偏光板、和偏光板的制造方法、束结构的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及吸收正交的偏光成分(所谓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，涉及适合用于偏光板的束结构的制造方法。
【背景技术】
[0002]液晶显示装置出于其图像形成原理在液晶面板表面配置偏光板是必不可少的。偏光板的功能为吸收正交的偏光成分(所谓P偏振波、S偏振波)的一者、使另一者透射。
[0003]一直以来，作为这样的偏光板，大多使用在薄膜内含有碘系、染料系的高分子有机物而成的二色性的偏光板。作为它们的一般的制法，使用如下方法:用聚乙烯醇系薄膜和碘等二色性材料进行染色，然后使用交联剂进行交联，进行单轴拉伸。如此，二色性的偏光板通过拉伸而制作，因此一般来说容易收缩。另外，聚乙烯醇系薄膜使用亲水性聚合物，因此，特别是在加湿条件下非常容易变形。另外，根本上使用薄膜，因此作为元件的机械强度弱，有时必须粘接透明保护膜。
[0004]近年来，液晶显示装置的用途扩大并高功能化。与之相伴地，对于构成液晶显示装置的各元件要求高的可靠性、耐久性。例如，透射型液晶投影仪那样使用光量大的光源的液晶显示装置的情况下，偏光板接收强的辐射线。由此，它们中使用的偏光板需要优异的耐热性。然而，上述那样薄膜基底的偏光板为有机物，因此在提高这些特性方面自然而然地存在限度。
[0005]在美国，由Corning Incorporated以Polarcor的商品名销售耐热性高的无机偏光板。该偏光板形成使银微粒在玻璃内扩散的结构，不使用薄膜等有机物。原理是利用岛状微粒的等离子体共振。即，利用由光入射到贵金属、过渡金属的岛状颗粒时的表面等离子体共振产生的光吸收，吸收波长受到颗粒形状、周围的介电常数的影响。此处，使岛状微粒的形状为椭圆形时，长轴方向和短轴方向的共振波长不同，由此可以得到偏光特性，具体而言，可以得到吸收长波长侧的与长轴平行的偏光成分、使与短轴平行的偏光成分透射的偏光特性。然而，Polarcor的情况下，可以得到偏光特性的波长区域为接近红外部的区域，不会覆盖液晶显示装置所要求那样的可见光区域。这来源于岛状微粒中使用的银的物理性质。
[0006]专利文献1中示出了，应用上述原理，通过热还原使微粒在玻璃中析出而制成的UV偏光板，提出了使用银作为金属微粒。可以认为，上述情况下，与上述Polarcor相反，使用短轴方向上的吸收。如Figurel所示那样，在400nm附近也作为偏光板而发挥功能，但消光比小、且能够吸收的谱带非常窄，因此即便假定将Polarcor与专利文献1的技术组合，也得不到能够覆盖整个可见光区域的偏光板。
[0007]另外，非专利文献1中记载了，使用了金属岛状微粒的等离子体共振的无机偏光板的理论分析。根据该文献记载了，铝微粒与银微粒相比共振波长短200nm左右，因此通过使用铝微粒，有能够制作覆盖可见光区域的偏光板的可能性。
[0008]另外，专利文献2中示出了，使用了铝微粒的偏光板的几种制成方法。其中记载了，对于以硅酸盐为基础的玻璃而言，铝与玻璃反应，因此不适合作为基板，钙.铝硼酸盐玻璃是适合的(第0018、0019段)。然而，使用了硅酸盐的玻璃作为光学玻璃广泛地流通，可以廉价购买可靠性高的制品，其不适合在经济上不优选。另外记载了，通过对抗蚀图案进行蚀刻而形成岛状颗粒的方法(第0037、0038段)。通常，投影仪中使用的偏光板需要数cm左右的大小，且要求高消光比。因此，以可见光用偏光板为目的时，抗蚀图案尺寸需要足够短于可见光波长、即需要为数十纳米的大小，另外，为了得到高消光比，需要以高密度形成图案。另外，作为投影仪用而使用时，需要形成大面积的图案。然而，如记载那样的通过光刻应用高密度微细图案形成的方法中，为了得到这样的图案，必须使用电子束描绘等。电子束描绘为通过电子束绘制各图案的方法，生产率差而不实用。
[0009]另外，专利文献2中记载了，利用氯等离子体去除铝，但通常如此进行了蚀刻时，在铝图案的侧壁附着氯化物。利用市售的湿法蚀刻液(例如东京应化工业株式会社的SST-A2)可以去除氯化物，但与铝氯化物反应的化学溶液对于铝的蚀刻速度虽然慢，但也会发生反应，因此，利用所记载那样的方法难以实现期望的图案形状。
[0010]进而，专利文献2中，作为其他方法，记载了如下方法:在经过图案化的光致抗蚀膜上通过倾斜成膜而堆积铝，并去除光致抗蚀膜(第0045、0047段)。然而，这样的方法中，为了得到基板与铝的密合性，认为必须以某种程度在基板面上也堆积铝。然而，这意味着，堆积而成的铝膜的形状与如第0015段记载的适当的形状即包括扁长椭圆体的扁长球体不同。另外，第0047段中记载了，通过与表面垂直的各向异性蚀刻将过沉积成分去除。为了作为偏光板而发挥功能，铝的形状各向异性是极其重要的。因此认为，必须以能够通过蚀刻得到期望的形状的方式调整在抗蚀膜部和基板面堆积的铝的量，但认为将它们控制为如第0047段记载那样的0.05 μm的亚微米以下的尺寸非常困难，怀疑其是否适合作为生产率高的制作方法。另外，作为偏光板的特性，对于透光轴方向要求高的透射率，通常，基板使用玻璃时，无法避免从玻璃界面发生的数％的反射，难以得到高的透射率。
[0011]另外，专利文献3中记载了利用倾斜蒸镀而制成的偏光板。对于该方法，通过倾斜蒸镀将对于工作谱带的波长为透明和不透明的物质制成微小柱状结构从而得到偏光特性，与专利文献1不同，可以利用简便的方法得到微细图案，因此认为是生产率高的方法。然而，对于工作谱带为不透明的物质的微小柱状结构的长径比、各微小柱状结构的间隔、直线性是用于获得良好的偏光特性重要的要素，从特性的再现性的观点出发，也应当特意控制，但该方法中，利用了由于在成为蒸镀颗粒初始堆积层的影的部分不会堆积后续飞来的蒸镀颗粒因而得到柱状结构这样的现象，因此难以特意控制上述项目。作为改善其的方法，记载了在蒸镀前通过摩擦处理在基板上设置研磨痕迹的方法，但一般来说，蒸镀膜的粒径最大为数十nm左右的大小，为了控制这样的颗粒的各向异性，需要通过研磨特意制作亚微米以下的间距。然而，对于一般的研磨片等而言，亚微米水平是极限，制作这样的微细的研磨痕迹是不容易的。另外，如前述那样，A1微粒的共振波长很大程度上依赖于周围的折射率，上述情况下，透明和不透明的物质的组合是重要的，但专利文献3中没有记载用于在可见光区域获得良好的偏光特性的组合。另外，与专利文献1同样地，使用玻璃作为基板时，无法避免从玻璃界面发生的数％的反射。
[0012]另外，非专利文献2中记载了，称为Lamipol的红外通信用的偏光板。其形成A1和Si02的层叠结构，根据该文献，显示出非常高的消光比。另外，非专利文献3中记载了，通过使用Ge来代替负责Lamipol的光吸收的A1，可以在波长1 μπι以下实现高消光比。另夕卜，根据该资料中的Fig3可以期待Te(碲)也能得到高消光比。如此，Lamipol为可以得到高消光比的吸收型偏光板，但由于使吸光物质和透射性物质的层叠厚度成为受光面的大小，因此不适于需要数cm见方的大小的投影仪用途的偏光板。
[0013]另外，专利文献4中记载了，组合线栅(wire grid)结构和吸收膜而成的偏光板。吸收膜中使用金属、半导体膜时，对材料的光学特性有较强影响，因此通过调整材料以及线栅与吸收膜之间的电介质膜厚度，可以减轻特定区域的反射率，但在宽波长区域难以实现这种对策。
[0014]另外，通过使用吸收性高的Ta、Ge等，可以拓宽谱带，但透光轴方向的吸收同时变大，作为偏光板的重要特性的透光轴方向的透射率会降低。
[0015]作为对上述问题的改善对策，有在吸收膜中应用微粒。然而，迄今为止提出的使用倾斜成膜来直接堆积吸收膜的方法中，依赖于由所堆积的吸收膜的遮蔽造成的自组装化，因此，受到材料本身的物性、基板的粗糙度等的较强影响，难以控制吸收特性。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1:美国专利第6772608号说明书
[0019]专利文献2:日本特开2000-147253号公报
[0020]专利文献3:日本特开2002-372620号公报
[0021]专利文献4:日本特开2008-216957号公报
[0022]非专利文献
[0023]非专利文献1:J.0pt.Soc.Am.A Vol.8，N0.4 619-624
[0024]非专利文献2:Applied Optics Vol.25 N0.21986 311-314
[0025]非专利文献3:J.Lightwave Tec.Vol.15N0.6 1997 1042-1050
【发明内容】
[0026]发明要解决的问题
[0027]本发明是鉴于这样的实际情况而提出的，目的在于，提供具有优异的光学特性的偏光板和偏光板的制造方法。
[0028]用于解决问题的方案
[0029]为了解决前述问题，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；束结构层，形成于前述透光基板上，且由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成；吸收层，形成于前述束结构层上；电介质层，形成于前述吸收层上；和反射层，形成于前述电介质层上，且以比工作谱带的光的波长小的间距排列成一维点阵状。
[0030]另外，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；束结构层，形成于前述透光基板上，且由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成；和吸收层，形成于前述束结构层上。
[0031]另外，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；吸收层，形成于前述透光基板；和束结构层，形成于前述吸收层上，且由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成，前述吸收层包含无机微粒。
[0032]另外，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；反射层，形成于前述透光基板上，且以比工作谱带的光的波长小的间距排列成一维点阵状；束结构层，形成于前述反射层上，且由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成；和吸收层，形成于前述束结构层上。
[0033]另外，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；反射层，形成于前述透光基板上，且以比工作谱带的光的波长小的间距排列成一维点阵状；电介质层，形成于前述反射层上；束结构层，形成于前述电介质层上，且由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成；和吸收层，形成于前述束结构层上。
[0034]另外，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；和束结构层，形成于前述透光基板上，且由柱状的电介质的束构成，前述束结构层含有1层以上的包含金属或半导体的层。
[0035]另外，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；和束结构层，形成于前述透光基板上，且由包含氧化物的柱状的束构成，前述氧化物存在氧缺陷。
[0036]另外，本发明的偏光板的特征在于，具备:透光基板，透过工作谱带的光；束结构层，形成于前述透光基板上，由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成，且具有光学各向异性；电介质层，形成于前述束结构层上；反射层，形成于前述电介质层上，且以比工作谱带的光的波长小的间距排列成一维点阵状。
[0037]另外，本发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层和由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成的束结构层，以前述束结构层作为掩模实施蚀刻，使前述吸收层微粒化。
[0038]另外，本发明的偏光板的制造方法的特征在于，对由包含氧化物的柱状的束构成的束结构层进行还原处理。
[0039]另外，本发明的束结构的制造方法的特征在于，将直径小于工作谱带的波长的纳米颗粒排列在基板上，将X、1、Z正交坐标中的xy平面设为基板面时，在xy平面上从相差180°的2个方向交替地倾斜蒸镀无机微粒，形成由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成的束结构层。
[0040]另外，本发明的束结构的制造方法的特征在于，将X、y、z正交坐标中的xy平面设为基板面时，在xy平面上从相差180°的2个方向交替地倾斜蒸镀无机微粒，形成束结构层，然后从与前述相差180°的2个方向在xy平面上的直线正交的方向进行离子蚀刻。
[0041]发明的效果
[0042]根据本发明，由包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱状的束构成的束结构层使光吸收、光散射增大，因此作为结果，使反射率降低，可以得到优异的光学特性。
【附图说明】
[0043]图1的图1A为示出构成例1的偏光板的截面示意图，图1的图1B为示出构成例2的偏光板的截面示意图。
[0044]图2的图2A为示