偏光板、和偏光板的制造方法、束结构的制造方法_5

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维点阵状排列而得到的。即,该偏光板具有如下的结构:从透光基板11侧起依次层叠束结构层42、电介质层14和反射层15而成的凸部在透光基板11上以一定间隔排列而成的一维点阵状的线栅结构。需要说明的是,如果束结构层42的透光轴透射率高、可以得到期望的光学特性,则线栅结构的凹部的底部也可以为束结构层42而不是透光基板11。
[0183]如此,束结构层42和电介质层14中的1层以上是与反射层15同样地以比工作谱带的光的波长小的间距以一维点阵状排列而得到的,从而可以提高对比度(消光比:透光轴透射率/吸收轴透射率)。
[0184][蒸镀装置的构成例]
[0185]制造TV等大型画面用的偏光板时,需要制作大面积的束结构。此处,对能够制作大面积的束结构的蒸镀装置的构成例进行说明。
[0186]图19A、图19B、图20、图21A和图21B分别为示出制作束结构的蒸镀装置的构成例1?5的图。如图19A、图19B、图20和图21B所示那样,蒸镀装置在二维上相对于基板50的法线方向成为对称的位置上分别具备蒸镀源51A和蒸镀源51B。另外,如图21A所示那样,也可以具备1个蒸镀源51,使基板50翻转。
[0187]对于图19A所示的构成例1的蒸镀装置,通过使基板50向箭头的一个方向移动,使蒸镀源51A和蒸镀源51B同时工作,从而可以在基板50上交替地层叠利用蒸镀源51A形成的层和利用蒸镀源51B形成的层。另外,对于构成例1的蒸镀装置,通过每当使基板50向箭头的一个方向移动,切换蒸镀源51A或蒸镀源51B,从而可以在基板50上交替地层叠利用蒸镀源51A形成的层和利用蒸镀源51B形成的层。另外,构成例1的蒸镀装置中,每1批可以同时在4张大型基板上形成束结构。
[0188]另外,对于图19B所示的构成例2的蒸镀装置,通过使基板50往复移动,通过去路移动或回路移动而切换蒸镀源51A或蒸镀源51B,从而可以在基板50上交替地层叠利用蒸镀源51A形成的层和利用蒸镀源51B形成的层。
[0189]另外,图20A为辊式的构成例3的蒸镀装置的截面图,图20B为构成例3的蒸镀装置的侧面图。对于图20所示的构成例3的蒸镀装置,通过使薄玻璃、薄膜等能够弯曲的基板50旋转,使蒸镀源51A和蒸镀源51B同时工作,从而可以在基板50上交替地层叠利用蒸镀源51A形成的层和利用蒸镀源51B形成的层。
[0190]另外,对于图21A所示的构成例4的蒸镀装置,通过使基板50倾斜地沿上下方向往复移动,而且利用翻转构件使基板50进行180度翻转,从而可以通过去路移动或回路移动利用蒸镀源51在基板50上如下地交替层叠: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°的蒸镀方向A和蒸镀方向B这2个方向交替层叠。
[0191]另外,对于图21B所示的构成例5的蒸镀装置,通过使基板50倾斜地沿上下方向往复移动,使蒸镀源51A和蒸镀源51B同时工作,从而可以在基板50上交替地层叠利用蒸镀源51A形成的层和利用蒸镀源51B形成的层。
[0192]<2.偏光板的制造方法〉
[0193]接着,对本实施方式中的偏光板的制造方法进行说明。此处,对图1B所示的构成例2、图12A所示的构成例9和图17B所示的构成例20的偏光板的制造方法进行说明。
[0194][构成例2的偏光板的制造方法]
[0195]构成例2的偏光板的制造方法中,首先,在透光基板11上依次将束结构层12、吸收层13、电介质层14、反射层15成膜。
[0196]束结构层12通过倾斜蒸镀或倾斜溅射形成。例如,从一个方向倾斜蒸镀电介质材料,然后使透明基板180°旋转,从另一个方向倾斜蒸镀电介质材料,进行多次上述蒸镀循环,从而得到柱状的电介质的束。
[0197]束结构层12的制作中,为了提高柱状的电介质的直进性,在基板上排列纳米颗粒或者在基板上形成一维点阵等纹理是有效的。
[0198]图22A为示出在基板上排列有纳米颗粒的状态的俯视图,图22B为示出倾斜蒸镀开始时的截面图,图22C为示出倾斜蒸镀后的截面图,图22D为示出退火后的束结构的截面图。
[0199]如图22A所示那样,首先,在基板60上或纹理上排列直径小于工作谱带的波长的纳米颗粒61。作为纳米颗粒61,可以使用二氧化硅、铁蛋白、聚苯乙烯等。接着,如图22B所示那样,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。然后,如图22C所示那样,在纳米颗粒61上得到由包含无机微粒的柱62的束构成的束结构层。使用二氧化硅、铁蛋白、聚苯乙烯等时,形成束结构层后,通过实施还原处理或热处理,如图22D所示那样,可以使纳米颗粒61消失。纳米颗粒61部分相对于蒸镀膜较薄,因此即使消失也没有影响。另外,通过进行还原处理,可以提高偏光度。另外,在形成束结构层后,也可以利用光刻和蚀刻以工作谱带以下的间距将束结构层加工成栅格形状。
[0200]另外,图23A为示出在基板上形成的纹理的俯视图,图23B为示出倾斜蒸镀开始时的截面图,以及图23C为示出倾斜蒸镀后的截面图。如图23A所示那样,作为纹理,例如在基板70上以比工作谱带的光的波长小的间距以一维点阵状排列凸部71。接着,如图23B所示那样,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。然后,如图23C所示那样,在凸部71上得到由包含无机微粒的柱72的束构成的束结构层。另外,在形成束结构层后,也可以利用光刻和蚀刻以工作谱带以下的间距将束结构层加工成栅格形状。
[0201]如此,通过在基板上排列纳米颗粒,或者在基板上形成一维点阵等纹理,从而蒸镀颗粒的堆积位置受到它们的影响,因此可以提高包含无机微粒的柱的直线性,可以提高偏光特性。
[0202]另外,束结构层12的制作中,通过组合倾斜蒸镀和离子蚀刻,从而可以提高包含电介质、金属和半导体中的1种以上的柱的直线性。具体而言,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12,然后从与相差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。蚀刻使用Ar离子、Xe离子。利用这样的离子蚀刻,通过控制蚀刻时间、离子照射量,可以调整间距间隔,可以提高直线性。
[0203]另外,束结构层12优选通过无机微粒由电介质层和1层以上的金属层或半导体层形成。如果可以得到期望的对比度(消光比:透光轴透射率/吸收轴透射率),则与第4实施方式同样地,仅利用该束结构层12可以作为偏光板发挥功能。另外,通过在束结构上形成线栅结构,可以提高对比度。
[0204]另外,通过组合倾斜蒸镀和离子蚀刻,可以得到包含电介质层、金属层或半导体层中的任一层的束结构。该束结构的柱状柱的规则性高,因此通过将其用于偏光板、波长板等,可以得到优异的光学特性。
[0205]吸收层13通过蒸镀法、溅射法进行成膜。具体而言,在成膜时,使透光基板11相对于靶材对置,使氩气颗粒撞击靶材,使因该冲击而弹飞的靶材成分附着于基板上,得到吸收层13。
[0206]另外,电介质层14和反射层15可以通过溅射法、气相生长法、蒸镀法等一般的真空成膜法或溶胶凝胶法(例如通过旋涂法涂布溶胶并通过热固化使其凝胶化的方法)进行成膜。
[0207]在透光基板11上依次将束结构层12、吸收层13、电介质层14、反射层15成膜,然后在反射层15上通过纳米压印、光刻等形成点阵状的掩模图案,然后通过干法蚀刻形成点阵状凸部。作为干法蚀刻用的气体,对于防反射膜(BARC)可以举出Ar/02,对于AlSi可以举出C12/BC13,对于Si02、S1、Ta可以举出CF4/Ar。另外,通过使蚀刻条件(气体流量、气体压力、功率、基板的冷却温度)最佳化,实现垂直性高的点阵形状。另外,利用蚀刻条件,可以调整吸收层13的宽度(X轴方向)。
[0208]需要说明的是,反射层15使用Al、AlSi时,理想的是,吸收层13和电介质层14中选择能够用氟蚀刻的材料。由此,可以得到高的蚀刻选择比,可以拓宽吸收层13和电介质层14的膜厚设计值的幅度,在工艺构筑上变得有利。
[0209]另外,以光学特性的变化在应用上不造成影响的范围,出于改善耐湿性等可靠性的目的,也可以在最上部堆积Si02等氧化物的保护膜。
[0210][构成例9的偏光板的制造方法]
[0211 ] 图12A所示构成例9的偏光板的制造方法如下:在透光基板11上依次形成吸收层33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12,以束结构层12作为掩模实施蚀刻,使吸收层33微粒化。由此,可以控制吸收层33的光特性。
[0212]束结构层12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,因此可以以其作为掩模对基底的吸收层33进行蚀刻。蚀刻可以根据吸收层33和束结构层12的材料等而适当选择,例如,可以适合利用使用C12/BC13、CF4/Ar等气体的干法蚀刻。
[0213]图12A所示的构成例9可以单独作为偏光板利用,也可以如构成例10所示那样在束形成后以工作谱带以下的间距将束结构层12加工成栅格形状。另外,也可以如构成例11、12所示那样形成线栅结构。
[0214][构成例20的偏光板的制造方法]
[0215]图17B所示的构成例20的偏光板的制造方法如下:对于形成在透光基板11上、且由柱状的氧化物的束构成的束结构层进行还原处理,形成图17B的束结构层32。由此,可以降低氧化物的氧化度,提高光吸收性。
[0216]作为束结构层的还原处理,可以举出使用了氢气等的还原。使用氢气还原时,作为透光基板11,优选使用石英基板等耐热性高的透明基板。
[0217]实施例
[0218]<4.实施例 >
[0219]以下,对本发明的实施例进行说明。此处,作为实施例1,制作图1B所示的构成例2的偏光板,作为实施例2,制作图17A所示的构成例19的偏光板,作为实施例3,制作图12A所示的构成例9的偏光板,作为实施例4,制作图17B所示的构成例20的偏光板,作为实施例5,制作图1B所示的构成例2的偏光板,以及作为实施例6,制作图17B所示的构成例20的偏光板。需要说明的是,本发明不限定于这些实施例。
[0220]图24为示出本实施例中使用的蒸镀装置的示意图。该蒸镀装置具备:用于保持基板80的基板台81 ;用于使基板台81旋转的步进电动机82 ;用于检测旋转位置的传感器83 ;和,基于旋转位置来控制步进电动机的控制器84。该蒸镀装置通过具备1个蒸镀源,每隔1层使基板台81进行180°旋转,从而可以层叠无机微粒,制作束结构层。
[0221][实施例1]
[0222]首先,通过倾斜蒸镀,在玻璃基板上以柱状堆积25nm的Ta205而形成束结构层。接着,通过溅射,在束结构层上堆积15nm的Ta而形成吸收层。接着,通过溅射,在吸收层上堆积50nm的Si02而形成电介质层。接着,通过派射,在电介质层上堆积60nm的A1,形成反射层。然后,通过利用光刻的图案化和蚀刻,形成间距约150nm的线栅结构,制作实施例1的偏光板。
[0223]图25为实施例1的偏光板的截面的SEM照片。根据图25所示的SEM照片可知,通过蚀刻进行去除直至吸收层为止,在束结构层上形成了由吸收层、电介质层和反射层构成的凸部形成为一维点阵状而得到的线栅结构。
[0224]图26A为示出实施例1的偏光板的光学特性的图,图26B为示出实施例1的偏光板的反射率的图。另外,图27A为示出比较例的偏光板的光学特性的图,图27B为示出比较例的偏光板的反射率的图。对于比较例的偏光板,在玻璃基板上堆积50nm的Si02、20nm的Ta、50nm的S1jP 60nm的A1,与实施例1同样地,通过利用光刻的图案化和蚀刻,形成间距约150nm的线栅结构。另外,比较例的偏光板以与实施例1的偏光板的短波长区域的透光轴透射率基本一致的方式调整Ta的膜厚。
[0225]根据图26B和图27B所示的图,实施例1的偏光板与比较例1的偏光板相比,可以在保持其他光学特性不变的情况下大幅降低反射率。另外,实施例1的偏光板的反射率在整个测定波长区域中达到6%以下,可以应对宽波长区域。另外,实施例1的偏光板的对比度(消光比:透光轴透射率/吸收轴透射率)约为9。需要说明的是,想要提高对比度时,增加A1的膜厚来提高即可。
[0226][实施例2]
[0227]首先,通过倾斜蒸镀,在玻璃基板上以15nm周期以柱状堆积450nm的Si02而形成束结构层。接着,通过倾斜蒸镀,在束结构层上堆积15nm的A1而形成吸收层。然后,通过倾斜蒸镀,在吸收层上堆积150nm的Si02而形成上部束结构层,制
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