CN111913246A - 偏光板和光学设备、以及偏光板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供线栅偏光板和光学设备、以及偏光板的制造方法，所述线栅偏光板具有耐热性，同时具有优异的偏光特性，即使是小的间距、细的线的结构也具有耐久性。解决手段为一种偏光板，其为具有线栅结构的偏光板，具备透明基板以及阵列，所述阵列由以30nm以上100nm以下的间距在所述透明基板上排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成，所述凸部至少包含反射层，在相邻的所述凸部的间隙填充有电介质材料，所述阵列固定在由所述电介质材料构成的电介质层内。

Description

偏光板和光学设备、以及偏光板的制造方法
技术领域
本发明涉及偏光板和光学设备、以及偏光板的制造方法。
背景技术
以往，作为偏光元件，提出了一种吸收型的线栅型偏光元件，通过在基板上形成间距比使用频带的光的波长小的金属格栅，在该金属格栅上形成电介质层等，从而利用干涉效应将从金属格栅反射的光抵消，同时，使另外的偏光成分透过。
线栅型偏光元件的间距优选设为小于使用波长的1/2，超过该值的情况下会产生衍射光。因此，一般为200nm以下的间距。而且，基板上形成的金属格栅的间隙通常是空气。
随着近年来液晶投影仪的高辉度化，对于这样的偏光元件，越来越要求高的耐热性。可是，现有类型的线栅型偏光元件是由金属格栅和空气层构成的结构，因此担心例如在超过350℃的高温环境下，金属栅格劣化，偏光特性下降。
因此提出了填埋型的线栅偏光元件(参照专利文献1)。即，是用树脂等填埋线栅偏光元件的金属格栅空隙的空气层的方式的线栅偏光元件。
然而，线间的空隙被填埋的线栅偏光元件的偏光特性大幅降低。例如，为了填埋间距150nm的线结构的空隙并使其表现同等的偏光特性，必须使线的长宽比非常大，达到100左右，处于利用现有制造技术无法制成的状况。
此外，随着近年来液晶投影仪的高精细化，对于偏光元件，越来越要求高的偏光特性。这里，作为在线栅型偏光元件中实现更高的偏光的方法，可列举将细的线以小的间距排列的方法。
然而，存在细的线容易受物理损伤的问题。因此提出了沿线栅偏光板的各线的侧面配置侧边栏的偏光板(参照专利文献2)。进一步，专利文献2中还公开了将线间的空隙填埋的方式。
根据专利文献2中记载的具备侧边栏的偏光板，能够提高偏光板的耐久性。此外，能够实现接近当前制造极限的小间距的线栅偏光板。
然而，存在侧边栏的线构成存在制造复杂的问题。此外，也难以应对进一步小的间距。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-173441号公报
专利文献2：日本特表2016-536651号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述背景技术做出的，其目的在于，提供一种线栅偏光板和具备该偏光板的光学设备，所述线栅偏光板具有耐热性，同时具有优异的偏光特性，即使是小的间距、细的线的结构，也具有耐久性。
用于解决课题的方法
本发明人等着眼于在实现小间距的偏光板时利用自组织化性能形成排列。而且还发现，如果在使用利用自组织化性能形成排列的材料而形成周期性的片层结构后使其金属化，从而制成以小的间距排列的金属线，并将得到的线用电介质材料固定，则可获得具有耐热性的同时具有优异的偏光特性、即使是小的间距、细的线的结构也具有耐久性的线栅偏光板，从而完成了本发明。
即，本发明为一种偏光板，其为具有线栅结构的偏光板，具备透明基板、以及由以30nm以上100nm以下的间距在前述透明基板上排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列，前述凸部至少包含反射层，在相邻的前述凸部的间隙填充有电介质材料，前述阵列固定在由前述电介质材料构成的电介质层内。
在相邻的前述凸部的间隙，还可以在前述电介质材料中具有在规定方向上延伸的气体层。
前述电介质层还可以在表面具有在规定方向上延伸的多个凹部。
进一步，还可以具有防反射层。
前述凸部还可以进一步具有电介质吸收层。
前述凸部的长宽比可以为3以上15以下。
光入射的前述偏光板的表面可以被由电介质体构成的保护膜覆盖。
光入射的前述偏光板的表面可以被有机系拒水膜覆盖。
此外，另外的本发明是一种光学设备，其具备前述偏光板。
此外，另外的本发明为一种偏光板的制造方法，其为具有线栅结构的偏光板的制造方法，具有：嵌段共聚物排列工序，在包含透明基板和反射层的层叠体的反射层上，使利用自组织化性能形成排列的嵌段共聚物自组织化，形成周期性的片层结构；掩模形成工序，通过将排列的前述嵌段共聚物的特定聚合物嵌段链选择性除去，形成由以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的掩模；阵列形成工序，使用前述掩模进行蚀刻，从而形成由至少包含反射层且以30nm以上100nm以下的间距排列、在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列；以及凸部固定工序，将由至少包含反射层的凸部构成的前述阵列固定在由电介质材料构成的电介质层内。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种线栅偏光板和具备该偏光板的光学设备，所述线栅偏光板具有耐热性，同时具有优异的偏光特性，即使是小的间距、细的线的结构也具有耐久性。具体地，能够提供一种线栅偏光板和具备该偏光板的光学设备，所述线栅偏光板具备具有足以表现优异的偏光特性的长宽比的线结构，同时，在作为小的间距、细的线的结构的同时具有耐久性、还具有耐热性。
附图说明
图1为表示本发明一个实施方式涉及的偏光板的截面示意图。
图2为表示本发明一个实施方式涉及的偏光板的截面示意图。
图3为表示本发明一个实施方式涉及的偏光板的截面示意图。
图4为表示本发明一个实施方式涉及的偏光板的截面示意图。
图5为表示本发明一个实施方式涉及的偏光板的截面示意图。
图6为制造本发明的偏光板的工序示意图。
图7为制造本发明的偏光板的工序示意图。
图8为表示间距与长宽比的关系的曲线图。
图9为表示波长与透射轴透射率的关系的曲线图。
图10为表示波长与吸收轴透射率的关系的曲线图。
图11为表示长宽比与吸收轴透射率的关系的曲线图。
图12为表示本发明一个实施方式涉及的偏光板的截面示意图。
图13为表示波长与透射率或反射率的关系的曲线图。
图14为表示波长与透射轴透射率或吸收轴透射率的关系的曲线图。
图15为表示波长与透射轴透射率或吸收轴透射率的关系的曲线图。
符号说明
100、200、300、400、500、600-偏光板；1-透明基板；2-反射层；3-金属氧化膜；4-电介质层；5-空气层；6-电介质吸收层；7-凹部；8-低折射率层；9-高折射率层；10-防反射层；11-SoC；12-SoG/SiARC；13-第1中性层；14-抗蚀剂；15-第2中性层；16-具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域；17-具有由聚苯乙烯构成的分子链的区域；21-间隙层；22-吸收层；P-凸部的间距；L-凸部的线宽；S-凸部的空间宽度；H-反射层的高度；Ha-电介质层距离凸部顶点的高度；Hb-凹部的高度；Hc-电介质层距离凸部顶点的高度。
具体实施方式
以下，参照附图详细地对本发明的实施方式进行说明。
[偏光板]
本发明的偏光板具备透明基板、以及由以30nm以上100nm以下的间距在前述透明基板上排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列，前述凸部至少包含反射层，在相邻的前述凸部的间隙填充有电介质材料，前述阵列固定在由前述电介质材料构成的电介质层内。需说明的是，只要表现本发明的效果，本发明的偏光板中可以存在透明基板、反射层、电介质层、除此以外的层。
图1为表示本发明一个实施方式涉及的偏光板100的截面示意图。如图1所示，偏光板100具备对于使用频带的光而言透明的透明基板1、以及由在透明基板1的一个面上以30nm以上100nm以下的间距在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列。凸部至少具有反射层2，在相邻的凸部的间隙填充有电介质材料。而且，由凸部构成的阵列包裹在由填充于凸部间隙的电介质材料构成的电介质层4内而被固定。
这里，将如图1所示凸部的延伸方向(规定方向)称为Y轴方向。此外，将与Y轴方向正交、凸部沿透明基板1的主面排列的方向称为X轴方向。这种情况下，入射至偏光板100的光在透明基板1的形成有凸部的一侧优选从与X轴方向和Y轴方向正交的方向入射。
具有线栅结构的偏光板通过利用透射、反射、干涉和光学各向异性带来的偏振波的选择性光吸收的四个作用，使具有与Y轴方向平行的电场成分的偏振波(TE波(S波))衰减、使具有与X轴方向平行的电场成分的偏振波(TM波(P波))透射。因此，图1中，Y轴方向是偏光板的吸收轴的方向，X轴方向是偏光板的透射轴的方向。
图1所示从偏光板100的形成有凸部的一侧入射的光在通过电介质层4时部分被吸收而衰减。向电介质层4透射的光中，偏振波(TM波(P波))以高透射率从反射层2透射。另一方面，向电介质层4透射的光中，偏振波(TE波(S波))被反射层2反射。被反射层2反射的TE波在通过电介质层4时部分被吸收，部分发生反射而返回反射层2。被反射层2反射的TE波在通过电介质层4时发生干涉而衰减。通过如上所述进行TE波的选择性衰减，偏光板100能够获得希望的偏光特性。
关于本发明的偏光板中的格栅状的凸部，当如图1所示从各一维格栅的延伸方向(规定方向)观察时，即在与规定方向正交的截面观察中，至少具有反射层2。具有反射层以外的层也没问题，图1所示偏光板100中，凸部除了反射层2以外还具有金属氧化膜3。
这里，使用图1对本说明书中的尺寸进行说明。高度的意思是图1中与透明基板1的主面垂直的方向的尺寸。宽度的意思是从沿着凸部的延伸方向的Y轴方向观察时与高度方向正交的X轴方向的尺寸。此外，将从沿着凸部的延伸方向的Y轴方向观察偏光板100时，凸部的X轴方向的重复间隔称为间距。本说明书的附图中，H表示反射层的高度，P表示凸部的间距，L表示凸部的线宽，而且S表示凸部的空间宽度。
(透明基板)
作为透明基板(图1中的透明基板1)，只要是对使用频带的光表现透光性的基板即可，没有特别限制，可以根据目的适当选择。“对使用频带的光表现透光性”的意思并不是使用频带的光的透射率为100％，只要表现能够保持作为偏光板的功能的透光性即可。作为使用频带的光，例如可列举波长380nm～810nm程度的可见光。
透明基板的主面形状没有特别限制，适当选择针对目的的形状(例如矩形形状)。透明基板的平均厚度例如优选为0.3mm～1mm。
作为透明基板的构成材料，优选折射率为1.1～2.2的材料，可列举玻璃、水晶、蓝宝石等。从成本和透光率的观点出发，优选使用玻璃、特别是石英玻璃(折射率1.46)、钠钙玻璃(折射率1.51)。玻璃材料的成分组成没有特别限制，例如可以使用作为光学玻璃广泛流通的硅酸盐玻璃等廉价的玻璃材料。
此外，从导热性的观点出发，优选使用导热性高的水晶、蓝宝石。由此可对于强光获得高耐光性，优选用作发热量大的投影仪的光学引擎用的偏光板。
需说明的是，使用由水晶等光学活性晶体构成的透明基板的情况下，优选将凸部配置在相对于晶体的光学轴平行的方向上或垂直的方向上。由此可获得优异的光学特性。这里，光学轴是在该方向上行进的光的O(正常光线)与E(异常光线)的折射率之差最小的方向轴。
(由格栅状的多个凸部构成的阵列)
本发明的偏光板中，由格栅状的多个凸部构成的阵列是由排列在透明基板上且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成。具体地，是由形成于透明基板的单个侧面且在作为吸收轴的Y轴方向上呈带状延伸的凸部排列而成的阵列。
由格栅状的多个凸部构成的阵列至少包含反射层，也可以包含反射层以外的层、膜。此外，不限定为在透明基板上水平地具备反射层以外的层、膜的情况，例如也可以垂直等地形成。例如，图1所示偏光板100中，作为构成凸部的必需层的反射层2被金属氧化膜3被覆。
线栅偏光板中，格栅状的凸部的间距优选设为小于使用波长的1/2，超过该值的情况下会产生衍射光。因此，一般为200nm以下的间距。
然而，本发明的偏光板中，格栅状凸部的间距(图1中的凸部的间距P)为30nm以上100nm以下。本发明的线栅偏光板的特征在于，格栅状凸部的间距小。通过设为间距充分小的凸部，能够在实现所希望的偏光特性时，将凸部的长宽比设为小的数值。需说明的是，以低于30nm的间距形成格栅状凸部是困难的，另一方面，如果超过100nm则光学特性恶化。
格栅状的凸部的间距可以通过使用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜进行观察来测定。例如，可以使用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜测定任意4个位置的间距，将其算术平均值作为凸部的间距。以下将该测定方法称为电子显微镜法。
凸部的宽度(图1中的凸部的线宽L)取决于与间距的关系，例如，作为相对于间距的比例，优选为20～70％。其中，该宽度例如可以通过上述电子显微镜法来测定。
由格栅状的多个凸部构成的阵列的膜厚只要在能够表现必要的偏光特性的范围内即可，没有特别限制，例如，优选设为110nm～450nm。其中，阵列的膜厚例如可以通过上述电子显微镜法来测定。
需说明的是，本发明的偏光板中，在相邻的凸部的间隙填充有电介质材料，由多个凸部构成的阵列固定在由该电介质材料构成的电介质层内。这样将凸部填埋于电介质材料的情况下，偏光特性降低，特别是在与凸部的延伸方向(长度方向)正交的方向具有电场成分的偏振波(TM波(P波))的透射率降低，因此对比度降低。因此，为了使填埋型的线栅偏光板表现充分的偏光特性，有必要具有足够的凸部高度，即，有必要增大由格栅状的多个凸部构成的阵列的膜厚。其结果是，有必要形成长宽比大的凸部，在现有的制造技术中已达到极限。而本发明中，通过减小凸部的间距，凸部的高度控制在不超过制造极限的范围内，表现出优异的偏光特性。
格栅状的凸部的长宽比(凸部的高度/凸部的线宽)优选设为3以上15以下。长宽比小于3的情况下无法表现充分的偏光特性，此外，超过15的情况下，是在目前的制造技术中困难的水平。
(反射层)
作为格栅状的多个凸部的必需构成层的反射层(图1中的反射层2)排列在透明基板上，在规定方向上延伸，形成格栅状的多个凸部。具体地，其是形成于透明基板的一个侧面的、在作为吸收轴的Y轴方向上呈带状延伸排列的金属膜。需说明的是，本发明中，透明基板与反射层之间可以存在其他层。
反射层有助于表现作为线栅型偏光片的功能，使在与反射层的延伸方向(长度方向)平行的方向具有电场成分的偏振波(TE波(S波))衰减，使在与反射层的延伸方向(长度方向)正交的方向具有电场成分的偏振波(TM波(P波))透射。
作为反射层的构成材料，只要是对于使用频带的光具有反射性的材料即可，没有特别限制，可列举例如Al、Pt、Ag、Cu、Mo、Cr、Ti、Ni、W、Fe、Si、Ge、Te等元素单质或含有它们中的1种以上元素的合金。其中，将本发明的偏光板用于可见光用途的情况下，优选反射层由铝或铝合金构成。需说明的是，除了这些金属材料以外，例如还可以由通过着色等而形成了较高的表面反射率的金属以外的无机膜、树脂膜构成。
反射层的膜厚(图1中的反射层的高度H)只要在能够表现必要的偏光特性的范围内即可，没有特别限制，虽然也取决于长宽比，但例如优选设为100nm～400nm，进一步优选为120nm～180nm。其中，反射层的膜厚例如可以通过上述电子显微镜法来测定。
(金属氧化膜)
金属氧化膜(图1中的金属氧化膜3)在本发明中是任选的层。图1所示构成的偏光板100中，金属氧化膜3以被覆反射层2的状态存在。
形成金属氧化膜的金属是构成上述反射层的材料的氧化物，形成为自然氧化膜。此外，其厚度没有特别限定，通常为5nm以下。
(电介质层)
电介质层(图1中的电介质层4)是将由格栅状的多个凸部构成的阵列固定的层。电介质层由电介质材料构成，该电介质材料至少填充于相邻的凸部的间隙而存在。通过电介质材料填充于凸部的间隙而将凸部固定，本发明的偏光板具有耐热性，同时，即使是小的间距、细的线的结构也具有耐久性。
构成电介质层的材料没有特别限定，从抑制应当偏光的光线在偏光板中的不必要的反射等的观点出发，可列举例如SiO2等Si氧化物、AlF2、BaF2、CeF3、LaF3、LiF、MgF2、NdF3、NaF、YF3等。其中，优选折射率为1.30～1.70的物质，进一步优选由SiO2等Si氧化物构成。可以通过电介质层材料的选择来控制偏光特性。
本发明的偏光板中的电介质层只要是出于至少填埋相邻的凸部的间隙而将凸部固定的目的存在即可，也可以将由格栅状的多个凸部构成的阵列包裹其中。包裹由多个凸部构成的阵列的情况下，从固定在电介质层内的凸部的顶点至电介质层表面的高度(例如图2中的电介质层距离凸部顶点的高度Ha)优选设为5nm～150nm的范围。
通过适当设定电介质层距离凸部顶点的膜厚，能够使被反射层反射的TE波的一部分返回反射层，能够使光衰减。通过这样操作而进行TE波的选择性衰减，能够对得到所希望的偏光特性做出贡献。其中，电介质层距离凸部顶点的厚度例如可以通过上述电子显微镜法来测定。
(保护膜)
此外，在不对光学特性的变化产生影响的范围内，本发明的偏光板中，光的入射侧的表面可以被由电介质体构成的保护膜覆盖。保护膜由电介质体膜构成。
(有机系拒水膜)
进一步，本发明的偏光板中，光的入射侧的表面可以被有机系拒水膜覆盖。有机系拒水膜例如由FOPA、ODPA、FDPA等膦酸衍生物、FDTS、FSAM等氟系硅烷化合物等构成。由此能够提高偏光板的耐湿性等的可靠性。
需说明的是，本发明不限定于图1所示的上述实施方式，能够实现本发明目的的范围内的变形和改良也是包括在本发明中的。
图2为表示本发明的实施方式之一涉及的偏光板200的截面示意图。图2所示偏光板200具备透明基板1、以及由在透明基板1的一个面上以30nm以上100nm以下的间距在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列。凸部由被金属氧化膜3被覆的反射层2构成，在相邻的凸部的间隙填充有电介质材料。而且，由凸部构成的阵列包裹在由填充于凸部间隙的电介质材料构成的电介质层4内而被固定。
图2中的本发明的实施方式之一涉及的偏光板200的特征在于，填充于相邻凸部的间隙的电介质材料中具有空气层5。空气层5是形成排列在透明基板上且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部的层。本实施方式中，通过存在空气层5，能够提高透射轴透射率、降低吸收轴透射率。优选空气层的宽度设为3～10nm、高度设为与凸部大体同等程度。
图3为表示本发明的实施方式之一涉及的偏光板300的截面示意图。图3所示偏光板300具备透明基板1、以及由在透明基板1的一个面上以30nm以上100nm以下的间距在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列。
图3中的偏光板300的特征在于，在被金属氧化膜3被覆的反射层2上层叠有电介质吸收层6，由反射层2、金属氧化膜3和电介质吸收层6形成凸部。电介质材料不仅填充了相邻的凸部的空隙中的反射层2和金属氧化膜3，还填充了电介质吸收层6之间，凸部的整个高度固定在电介质层4内。
构成图3所示的偏光板300的凸部的电介质吸收层6是，在被金属氧化膜3被覆的反射层2上相对于透明基板1的面方向垂直层叠，从格栅状的凸部的延伸方向(规定方向：Y轴方向)观察时、即在与规定方向正交的截面观察中，具有矩形形状。此外，电介质吸收层6的宽度与被位于下层的金属氧化膜3被覆的反射层2中的长方形部分的宽度大体相同。
(电介质吸收层)
电介质吸收层(图3中的电介质吸收层6)在被金属氧化膜3被覆的反射层2上形成，在作为吸收轴的Y轴方向上呈带状延伸排列。而且，电介质吸收层与反射层2和金属氧化膜3一起形成凸部的一部分。
本发明中设置电介质吸收层的情况下，可以为如下情况中的任一种：电介质膜与吸收膜间存在边界、形成多层膜的情况；或者成为具有介电性和吸收性这两者的一体化层的情况。此外，成为具有介电性和吸收性这两者的一体化层的情况下，可以是膜组成在层中无变化而大体均匀的混合膜、或者膜的组成在膜厚方向上变化的渐变膜。
分别设置电介质膜和吸收膜而将电介质吸收层6制成多层膜的情况下，优选在被金属氧化膜3被覆的反射层2上设置电介质膜、在其上层叠吸收膜。进一步优选在反射层2上设置电介质膜、在其上层叠吸收膜、进一步在其上层叠电介质膜。
作为构成电介质膜的材料，可列举SiO2等Si氧化物、Al2O3、氧化铍、氧化铋等金属氧化物、MgF2、冰晶石、锗、二氧化钛、氟化镁、氮化硼、氧化硼、氧化钽、氧化铪或它们的组合等通常的材料。其中，电介质膜优选由Si氧化物构成。
电介质膜的折射率优选大于1.0且为2.5以下。存在于凸部下部的反射层的光学特性受周围的折射率的影响，通过选择电介质膜的材料，能够控制偏光板特性。
此外，如果适当调整电介质膜的膜厚、折射率，则对于被反射层反射的TE波，能够在向吸收膜透射时部分反射而返回反射层，因此能够使通过了吸收层的光由于干涉而衰减。可以这样操作来进行TE波的选择性衰减，其结果是，会对获得所希望的偏光特性做出贡献。
电介质膜的膜厚形成为在向吸收膜透射、被反射层反射的偏光的相位相对于被吸收膜反射的偏光偏移半个波长的范围内。具体地，电介质膜的膜厚优选在能够调整偏光的相位而提高干涉效应的1～500nm的范围内适当设定。其中，电介质体层的膜厚例如可以通过上述电子显微镜法来测定。
作为吸收膜的构成材料，可列举金属材料、半导体材料等光学常数的消光系数不为零且具有光吸收作用的物质中的1种以上，根据应用的光的波长范围适当选择。作为金属材料，可列举Ta、Al、Ag、Cu、Au、Mo、Cr、Ti、W、Ni、Fe、Sn等元素单质或含有它们中的1种以上元素的合金。此外，作为半导体材料，可列举Si、Ge、Te、ZnO、硅化物材料(β-FeSi2、MgSi2、NiSi2、BaSi2、CrSi2、CoSi2、TaSi等)。通过使用这些材料，得到的偏光板可对于应用的可见光区域得到高消光比。其中，吸收膜的构成优选在含有Fe或Ta的同时含有Si。
使用半导体材料作为吸收膜的情况下，由于半导体的带隙能量与吸收作用相关，因此带隙能量设为使用频带以下。例如，用于可见光的情况下，使用波长400nm以上的吸收、即作为带隙为3.1ev以下的材料。
吸收膜的膜厚没有特别限制，例如优选为10nm～100nm。其中，吸收层的膜厚例如可以通过上述电子显微镜法来测定。
需说明的是，吸收层也可以通过蒸镀法、溅射法而形成为高密度的膜。此外，吸收层也可以由构成材料不同的2层以上构成。
图4为表示本发明的实施方式之一涉及的偏光板400的截面示意图。图4所示偏光板400具备透明基板1、以及由在透明基板1的一个面上以30nm以上100nm以下的间距在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列。凸部由被金属氧化膜3被覆的反射层2构成，在相邻的凸部的间隙填充有电介质材料。而且，由凸部构成的阵列包裹在由填充于凸部间隙的电介质材料构成的电介质层4内而被固定。
图4中的本发明的实施方式之一涉及的偏光板400的特征在于，在电介质层4的表面具有在规定方向上延伸的多个凹部7。凹部7形成于电介质层4的表面，与在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部大体平行地存在。本实施方式中，通过在电介质层4的表面存在凹部7，能够提高透射轴透射率、降低吸收轴透射率。优选凹部的宽度设为与凸部的宽度大体相同、深度设为10～50nm程度。
图5为表示本发明的实施方式之一涉及的偏光板500的截面示意图。图5所示偏光板500具备透明基板1、以及由在透明基板1的一个面上以30nm以上100nm以下的间距在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列。凸部由被金属氧化膜3被覆的反射层2构成，在相邻的凸部的间隙填充有电介质材料。而且，由凸部构成的阵列包裹在由填充于凸部间隙的电介质材料构成的电介质层4内而被固定。
图5中的偏光板500的特征在于，电介质层4上具有防反射层10。防反射层10是低折射率层8与高折射率层9交替层叠而成的多层膜。图5中的偏光板500中，防反射层10由3层低折射率层8和2层高折射率层9构成。但构成防反射层10的层的数量没有特别限定，可以由不对所希望的偏光特性产生影响程度的层数和厚度构成。本实施方式中，通过使防反射层10存在于电介质层4的表面，能够抑制入射光的反射、实现光学特性的提高。
作为构成低折射率层的材料，只要是折射率比构成高折射率层的材料小的材料即可，没有特别限定，可列举例如SiO2、AlF2、BaF2、CeF3、LaF3、LiF3、LiF、MgF2、NdF3、NaF、YF3等。
作为构成高折射率层的材料，只要是折射率比构成低折射率层的材料大的材料即可，没有特别限定，可列举例如Al2O3、CeO2、Cr2O3、HfO3、In2O3、La2O3、MgO、Nb2O5、Nd2O3、Sb2O3、SnO2、TiO2、TiO、Ti2O3、Ta2O5、WO3、Y2O3、ZrO2、ZnO、ZnS等。
[偏光板的制造方法]
为了实现小的间距，本发明的偏光板使用利用自组织化性能形成排列的材料来制造。在使自组织化进行、形成周期性的片层结构、制成小间距的格栅状的凸部后，将由得到的多个凸部构成的阵列用电介质材料固定。
作为利用自组织化性能形成排列的材料，可列举嵌段共聚物。得到本发明的偏光板时，例如优选使用含有由聚甲基丙烯酸甲酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物。含有由聚甲基丙烯酸甲酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物发生相分离成为片层那样的具有规则性的域的结构，形成周期性的图形。通过该嵌段共聚物的设计，能够调整域的形状、尺寸，还能够实现基于纳米级周期性片层结构的图形。
即，制造本发明的偏光板的方法至少具有：嵌段共聚物排列工序，在包含透明基板和反射层的层叠体的反射层上使利用自组织化性能形成排列的嵌段共聚物自组织化，形成周期性的片层结构；掩模形成工序，通过将排列的嵌段共聚物的特定聚合物嵌段链选择性除去，形成由以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的掩模；阵列形成工序，通过使用在掩模形成工序中形成的掩模进行蚀刻，形成由至少包含反射层且以30nm以上100nm以下的间距排列、在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列；以及凸部固定工序，将形成的由至少包含反射层的凸部构成的阵列固定在由电介质材料构成的电介质层内。也可以含有上述工序以外的工序。
需说明的是，本发明中，为了实现小的间距，上述工序是必需的，也可以含有上述以外的工序。例如，出于使得嵌段共聚物容易排列的目的，在嵌段共聚物排列工序前可以存在制成引导图形的工序、制成与特定聚合物嵌段链具有亲和性的中性层的图形的工序等。
(嵌段共聚物排列工序)
嵌段共聚物排列工序中，在包含透明基板和反射层的层叠体的反射层上，使利用自组织化性能形成排列的嵌段共聚物自组织化，以30nm以上100nm以下的间距形成周期性的片层结构。
{嵌段共聚物}
本发明中，为了实现小的间距而使用的嵌段共聚物是利用自组织化性能形成排列的嵌段共聚物。只要是进行自组织化的物质即可，没有特别限定。可以是由2种聚合物嵌段链构成的物质，也可以是由3种以上聚合物嵌段链构成的物质，优选为由2种聚合物嵌段链构成的二嵌段共聚物。二嵌段共聚物中，各聚合物嵌段链的体积分率约为50％。
作为优选的二嵌段共聚物，可列举例如含有由聚甲基丙烯酸甲酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物、含有由聚甲基丙烯酸乙酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物、含有由聚甲基丙烯酸叔丁酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物、含有由聚丙烯酸甲酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物、含有由聚丙烯酸乙酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物、含有由聚丙烯酸叔丁酯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物、含有由聚丁二烯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物、含有由聚异戊二烯构成的分子链和由聚苯乙烯构成的分子链的嵌段共聚物等。其中，优选含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)。
含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)发生相分离成为片层那样的具有规则性的域的结构，形成周期性的图形。通过该嵌段共聚物的设计，能够调整域的形状、尺寸，还能够实现基于纳米级周期性片层结构的图形。
而且，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有含羰基的重复单元，因此，通过使氯化钛(TiCl4)、氯化铝(AlCl)、三甲基铝(Al(CH3)3)等金属氧化物前体与该羰基结合、使该结合部氧化而进行金属氧化物化，也能够得到耐蚀刻性高的掩模。
作为使自组织化进行的方法，可列举热处理。本发明中的处理条件只要是嵌段共聚物排列而形成片层结构的条件即可，没有特别限制，优选在比嵌段共聚物的玻璃化转变温度或熔融温度高、且嵌段共聚物不会热分解的温度进行。如果是PMMA-b-PS的情况下，则例如在70℃～130℃实施0.1小时～24小时程度的热处理。
此外，如上述那样，出于使得嵌段共聚物容易排列的目的，在嵌段共聚物排列工序前，可以存在制成引导图形的工序、制成与特定聚合物嵌段链具有亲和性的中性层的图形的工序等。
(掩模形成工序)
掩模形成工序中，通过将嵌段共聚物排列工序中排列的嵌段共聚物的特定聚合物嵌段链选择性除去，形成由以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的掩模。
通过将在包含透明基板和反射层的层叠体的反射层上利用自组织化性能以形成周期性的片层结构的方式排列的嵌段共聚物中的任一聚合物嵌段链的区域选择性除去，剩下的聚合物嵌段链的区域作为以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部形状的掩模保留。
例如，使用含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)的情况下，可以利用蚀刻速率之差，通过氧等离子体蚀刻将具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域除去。由此，能够使具有由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的区域以30nm以上100nm以下的间距作为线条-空间形状的掩模残留。
此外，作为使用含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)的另一例，如上述那样，通过使三甲基铝(Al(CH3)3)、氯化钛(TiCl4)、氯化铝(AlCl)等金属氧化物前体与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的羰基结合，使结合部氧化而进行金属氧化物化，能够获得耐蚀刻性高的掩模。
使用三甲基铝(Al(CH3)3)作为金属氧化物前体的情况下，最终的金属氧化物为氧化铝(Al2O3)，使用氯化钛(TiCl4)的情况下，最终的金属氧化物为氧化钛(TiO2)。
如上述那样，将具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域转变为金属氧化物的情况下，成为金属氧化物的区域作为掩模而保留，利用化学药品、等离子蚀刻等将具有由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的区域除去。由此，能够以金属氧化物为掩模，因此能够实现具备具有高蚀刻选择性带来的高长宽比的凸部的偏光板。
(阵列形成工序)
阵列形成工序中，通过使用在掩模形成工序中形成的掩模进行蚀刻，形成由至少包含反射层且以30nm以上100nm以下的间距排列、在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列。
蚀刻的方法没有特别限定，可以基于掩模材料和蚀刻对象适当选择。需说明的是，通过蚀刻形成的凸部的形状会对得到的偏光板的偏光特性产生很大影响。
(凸部固定工序)
凸部固定工序中，将阵列形成工序中形成的、由至少包含反射层的凸部构成的阵列固定在由电介质材料构成的电介质层内。
本发明的偏光板的特征在于，通过在相邻的凸部的间隙填充电介质材料，在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部被固定在由电介质材料构成的电介质层内。作为固定的方法没有特别限定，例如可列举使用上述电介质材料的湿式溶胶凝胶法、作为物理制膜法的溅射法、蒸镀法、作为化学制膜方法的CVD法、ALD法等。其中，优选使用能够在栅格侧壁制膜的作为化学制膜方法的CVD法、ALD法，特别是利用ALD法时能够没有空隙(孔隙)地将电介质材料填埋。
(保护膜赋予工序)
本发明的偏光板的制造方法还可以具有将光的入射侧的表面用由电介质体构成的保护膜被覆的保护膜赋予工序。例如可以在偏光板的表面(形成了线栅的面)上利用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)、ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)来形成。
(有机系拒水膜赋予工序)
进一步，本发明的偏光板的制造方法还可以具有将光的入射侧的表面用有机系拒水膜被覆的有机系拒水膜赋予工序。有机系拒水膜例如可以利用上述CVD、ALD来形成。
[使用了中性层的自组织化的例子]
图6和图7中表示的是，使用中性层，并且使含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)自组织化，形成周期性的片层结构的一个方式。图6和图7所示步骤中使用与特定聚合物嵌段链具有亲和性的中性层，如上所述，使用中性层、引导图形的工序是出于使得嵌段共聚物容易排列的目的而实施的，在本发明中是任选的工序。
如图6的(A)所示，首先准备透明基板1。接下来，如图6的(B)所示，在透明基板1上形成反射层2，构成包含透明基板1和反射层2的层叠体。图6和图7所示方式中，透明基板1为玻璃、水晶、蓝宝石等，反射层2为铝。
接下来，如图6的(C)所示，在反射层2上涂布SoC(Spin On Carbon，旋涂碳)材料并使其干燥，形成SoC 11的层，然后，涂布SoG(Spin On Glass，旋涂玻璃)材料或SiARC(Silicon-containing Anti-Reflective Coating，含硅防反射涂层)材料并使其干燥，层叠SoG或SiARC 12的层。SoC 11和SoG或SiARC 12的层成为抑制后述光刻处理中曝光的光的反射的防反射层。这里，SoC是旋涂碳，SoG是旋涂玻璃材料，SiARC是含硅的有机系的材料。
接下来，如图6的(D)所示在形成的防反射层上形成第1中性层13。进一步，如图6的(E)所示在第1中性层13上涂布光致抗蚀剂并使其干燥，层叠抗蚀剂14的层。作为光致抗蚀剂组合物没有特别限制，可以为正型，也可以为负型。
这里，作为第1中性层的材料，可列举与具有自组织化性能的嵌段共聚物的各聚合物嵌段链具有亲和性的无规共聚物。因此，使用含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)的情况下，作为第1中性层13的材料，使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚苯乙烯(PS)的无规共聚物(PS-r-PMMA)。
接下来，如图6的(F)所示对抗蚀剂14进行曝光和显影，形成具有规定间距间隔的线条-空间状的光致抗蚀剂图形。光致抗蚀剂图形的间距优选设为100nm以上的周期、且是最终的偏光板中的格栅状的多个凸部的间距的整数倍，以使得嵌段共聚物能够整齐排列。其中，间距可以通过上述电子显微镜法来测定。
抗蚀剂14的曝光方法没有特别限制，可以是借助光掩模的方法，也可以是不借助光掩模的方法。其中，从适合形成较大面积的图形这一点出发，优选干涉曝光法。此外，抗蚀剂14的显影方法没有特别限制，可以使用碱性显影液等公知的显影液。需说明的是，显影后，也可以用水等进行冲洗处理。
接下来，如图7的(G)所示，以抗蚀剂14的图形为掩模对第1中性层13进行蚀刻，形成具有规定间距间隔的线条-空间状的图形。由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚苯乙烯(PS)的无规共聚物(PS-r-PMMA)构成的第1中性层13的蚀刻中使用氧等离子体。
接下来，如图7的(H)所示将抗蚀剂14除去。将抗蚀剂14除去的结果是，SoG或SiARC12的层上存在具有规定间距间隔的线条-空间状的第1中性层13的引导图形。
将抗蚀剂14除去的方法没有特别限定，例如，可列举在公知的抗蚀剂剥离液中浸渍的方法。此时，为了容易除去，可以照射超声波。
接下来，如图7的(I)所示，在具有第1中性层13的引导图形的层叠体上涂布第2中性层15的材料并进行干燥，从而在第2中性层15填埋第1中性层13的引导图形的空隙的状态下形成第2中性层15。因此，在SoG或SiARC12的层上，以规定的间隔呈线状配置的第1中性层13和第2中性层15交替相邻存在。
这里，作为第2中性层的材料，使用含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)作为具有自组织化性能的嵌段共聚物的情况下，使用与聚苯乙烯嵌段链具有亲和性的聚合物。例如，可以使用聚苯乙烯、聚苯乙烯的组成比高的嵌段共聚物、无规共聚物等。
接下来，在第1中性层13和第2中性层15交替呈线状配置的面上涂布作为具有自组织化性能的嵌段共聚物的含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)，形成由嵌段共聚物构成的层。
接下来，通过对由嵌段共聚物构成的层进行热处理，利用嵌段共聚物的自组织化，形成片层界面在相对于透明基板1垂直的方向上取向的周期性的片层结构。具体地，如图7的(J)所示，使含有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链和由聚苯乙烯(PS)构成的分子链的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)发生相分离成为具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域16和具有由聚苯乙烯构成的分子链的区域17，完成本发明的嵌段共聚物排列工序。
图7的(J)所示方式中，在第1中性层13上配置具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域16的2根线和具有由聚苯乙烯构成的分子链的区域17的1根线，在第2中性层15上配置具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域16的1根线和具有由聚苯乙烯构成的分子链的区域17的2根线。即，在第1中性层13和第2中性层15的引导图形上，分别在30nm以上100nm以下的间距范围内配置3根线。
然后，通过实施作为本发明的必需工序的掩模形成工序、阵列形成工序和凸部固定工序，最终得到本发明的偏光板。
具体地，在掩模形成工序中，将上述嵌段共聚物排列工序中制成的、周期性的片层结构的具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域16和具有由聚苯乙烯构成的分子链的区域17中的任一种聚合物嵌段链选择性除去，形成由以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的掩模。
接下来，在阵列形成工序中，使用掩模形成工序中形成的由具有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的分子链的区域16或由具有由聚苯乙烯构成的分子链的区域17中的任一种构成的掩模进行蚀刻，形成图7的(K)所示那样的由包含反射层2的、以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列。
最后，在凸部固定工序中，如图7的(L)所示，将由以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的反射层2的阵列固定在由电介质材料构成的电介质层4内。
[光学设备]
本发明的光学设备具备上述本发明涉及的偏光板。作为光学设备，可列举液晶投影仪、平视显示器、数码相机等。本发明涉及的偏光板具有耐热性，同时具有优异的偏光特性，即使是小的间距、细的线的结构也具有耐久性，因此能够用于各种用途。此外，与由有机材料构成的有机偏光板相比，是耐热性优异的无机偏光板，因此特别适合用于要求耐热性的液晶投影仪、平视显示器等用途。
本发明涉及的光学设备具备多个偏光板的情况下，只要多个偏光板中的至少1个是本发明涉及的偏光板即可。例如，本实施方式涉及的光学设备为液晶投影仪的情况下，配置在液晶面板入射侧和出射侧的偏光板中的至少一者为本发明涉及的偏光板即可。
实施例
下面对本发明的实施例进行说明，但本发明不受这些实施例的限定。
[模拟方法]
实施例1～5中，对于偏光板的光学特性，通过利用RCWA(Rigorous Coupled WaveAnalysis，严格耦合波分析)法的电磁场模拟进行验证。模拟中使用Grating SolverDevelopment公司的光栅模拟器Gsolver V5.1。
波长与吸收轴透射率的关系的验证中，验证使在与格栅状凸部的延伸方向(长度方向)平行的方向具有电场成分的偏振波(TE波(S波))入射时的透射率。此外，波长与吸收轴反射率的关系的验证中，验证使在与格栅状凸部的延伸方向(长度方向)平行的方向具有电场成分的偏振波(TE波(S波))以5°的入射角入射时的反射率。波长与透射轴透射率或透射轴反射率的关系的验证中，验证在使与格栅状凸部的延伸方向(长度方向)正交的方向具有电场成分的偏振波(TM波(P波))入射时的透射率或反射率。
<实施例1>
对于具有图1所示结构的偏光板100，改变凸部的间距P、凸部的线宽L、凸部的高度，用于模拟，得到蓝色频带(波长λ＝430～510nm)、绿色频带(波长λ＝520～590nm)、红色频带(波长λ＝600～680nm)的透射轴透射率(P偏振光透射率)和吸收轴透射率(S偏振光透射率)。将结果示于表1。
透明基板1设为厚度0.7mm的无碱玻璃，反射层2的材料设为铝，金属氧化膜3设为氧化铝，固定凸部的电介质层4的电介质材料设为SiO2，用于模拟。其中，被覆反射层2的金属氧化膜3的厚度设为5nm。
市售的线栅偏光板的一般的偏光特性是，绿色频带(波长λ＝520～590nm)的透射轴透射率为88％以上、吸收轴透射率为0.3％以下。因此，表1所示的模拟结果满足现有市售品的性能。对于模拟中得到的满足现有市售品的性能的偏光板，将间距宽度与长宽比的关系示于图8。此外，将波长与透射轴透射率(P偏振光透射率)的关系示于图9，将波长与吸收轴透射率(S偏振光透射率)的关系示于图10。
根据表1和图8判断，表现与现有市售品同等的偏光特性并且从长宽比的观点出发能够实现制造的凸部的间距宽度在30nm～100nm的范围内。此外还判断，实施例1的设计中，间距宽度为50nm时成为最小的长宽比。
[表1]
Figure BDA0002466066810000211
<参考例>
对于市售的线栅偏光板A、偏光板B和偏光板C，测定凸部的间距宽度、线宽、高度，求出凸部的长宽比(栅格高度/栅格宽度)。将结果示于表2。从制造的困难性出发，判断市售的线栅偏光板中凸部的长宽比在4～6的范围内。
[表2]
Figure BDA0002466066810000221
<实施例2>
对于具有图1所示结构的偏光板100，将凸部的间距P固定在50nm，改变凸部的线宽L和高度，用于模拟，得到蓝色频带(波长λ＝430～510nm)、绿色频带(波长λ＝520～590nm)、红色频带(波长λ＝600～680nm)的透射轴透射率(P偏振光透射率)和吸收轴透射率(S偏振光透射率)。将结果示于表3。此外，将长宽比与绿色频带(波长λ＝520～590nm)的吸收轴透射率(S偏振光透射率)的关系示于图11。
需说明的是，与实施例1同样地，透明基板1设为厚度0.7mm的无碱玻璃，反射层2的材料设为铝，金属氧化膜3设为氧化铝，固定凸部的电介质层4的电介质材料设为SiO2，用于模拟。其中，被覆反射层2的金属氧化膜3的厚度设为5nm。
根据表3和图11判断，为了使得与现有市售品同等的偏光特性即绿色频带(波长λ＝520～590nm)的透射轴透射率为88％以上、吸收轴透射率为0.3％以下，有必要将凸部的长宽比设为3以上。
[表3]
Figure BDA0002466066810000231
<实施例3>
实施例3中，设计具有图12所示结构的偏光板600。实施例3中设计的偏光板600是在被金属氧化膜3被覆的反射层2上形成电介质吸收层的构成，该电介质吸收层成为吸收层22被2层间隙层21夹持而构成的3层的多层膜。即，在被金属氧化膜3被覆的反射层2上设有成为电介质膜的间隙层21，在其上层叠有吸收层22，进一步在其上层叠有间隙层21。
透明基板1设为厚度0.7mm的无碱玻璃，反射层2的材料设为铝，金属氧化膜3设为氧化铝，间隙层21的材料设为SiO2，吸收层22的材料设为Si与Fe的合金(FeSi)，固定凸部的电介质层4的电介质材料设为SiO2，用于模拟。其中，被覆反射层2的金属氧化膜3的厚度设为5nm。
此外，偏光板600的凸部的间距P的宽度设定为50nm，凸部的线宽L设定为25nm，凸部的空间宽度S设定为25nm，凸部的高度设定为150nm(包括金属氧化膜3的5nm高度)，间隙层21的厚度设定为5nm，吸收层22的厚度设定为25nm。因此，凸部的长宽比为6。
关于偏光板600，用于模拟，得到透射轴透射率(Tp)、吸收轴透射率(Ts)、透射轴反射率(Rp)、吸收轴反射率(Rs)。将波长与透射轴透射率(Tp)的关系示于图13的(a)，将波长与吸收轴透射率(Ts)的关系示于图13的(b)，将波长与吸收轴反射率(Rs)的关系示于图13的(c)，将波长与吸收轴反射率(Rs)的关系示于图13的(d)。
判断通过在被金属氧化膜3被覆的反射层2上形成电介质吸收层，能够控制偏光特性，实施例3中设计的偏光板600中，在绿色频带(波长λ＝520～590nm)具有S偏振光的吸收，在绿色频带(波长λ＝520～590nm)，吸收轴反射率(Rs)变低。
<实施例4>
实施例4中，设计具有图2所示结构的偏光板200。其为下述构成：凸部由被金属氧化膜3被覆的反射层2构成，在填充于相邻凸部的间隙的电介质材料中具有空气层5。空气层5是形成排列在透明基板上且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部的层。
透明基板1设为厚度0.7mm的无碱玻璃，反射层2的材料设为铝，金属氧化膜3设为氧化铝，固定凸部的电介质层4的电介质材料设为SiO2，用于模拟。其中，被覆反射层2的金属氧化膜3的厚度设为5nm。
此外，偏光板200的凸部的间距P的宽度设定为50nm，凸部的线宽L设定为25nm，凸部的空间宽度S设定为25nm，凸部的高度设定为140nm(包括金属氧化膜3的5nm高度)，电介质层距离凸部顶点的高度Ha设定为10nm，空气层5的宽度设定为5nm，空气层5的高度设定为140nm。因此，凸部的长宽比为5.6。
关于偏光板200，用于模拟，得到透射轴透射率(P偏振光透射率)和吸收轴透射率(S偏振光透射率)。此外，同时，为了进行比较，除了没有空气层以外与偏光板200设计相同的偏光板100也用于模拟，得到透射轴透射率(P偏振光透射率)和吸收轴透射率(S偏振光透射率)。将波长与透射轴透射率(P偏振光透射率)的关系示于图14的(a)，将波长与吸收轴透射率(S偏振光透射率)的关系示于图14的(b)。
根据图14的(a)和(b)判断，在实施例4中，通过在偏光板的凸部的间隙存在空气层5，能够提高透射轴透射率(P偏振光透射率)、降低吸收轴透射率(S偏振光透射率)。
<实施例5>
实施例5中，设计具有图4所示结构的偏光板400。凸部由被金属氧化膜3被覆的反射层2构成，在相邻凸部的间隙填充有电介质材料，由凸部构成的阵列包裹在由填充于凸部间隙的电介质材料构成的电介质层4内而被固定。而且，电介质层4的表面具有在规定方向上延伸的多个凹部7。多个凹部7在电介质层4的表面形成，与在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部大体平行地存在。
透明基板1设为厚度0.7mm的无碱玻璃，反射层2的材料设为铝，金属氧化膜3设为氧化铝，固定凸部的电介质层4的电介质材料设为SiO2，用于模拟。其中，被覆反射层2的金属氧化膜3的厚度设为5nm。
此外，偏光板400的凸部的间距P的宽度设定为50nm，凸部的线宽L设定为25nm，凸部的空间宽度S设定为25nm，凸部的高度设定为160nm(包括金属氧化膜3的5nm高度)，电介质层距离凸部顶点的高度Hb设定为140nm，凹部7的高度设定为20nm，凹部7的宽度设定为25nm。因此，凸部的长宽比为6.4。
关于偏光板400，用于模拟，得到透射轴透射率(P偏振光透射率)和吸收轴透射率(S偏振光透射率)。此外，同时，为了进行比较，除了没有多个凹部7以外与偏光板400的设计相同的偏光板100也用于模拟，得到透射轴透射率(P偏振光透射率)和吸收轴透射率(S偏振光透射率)。将波长与透射轴透射率(P偏振光透射率)的关系示于图15的(a)，将波长与吸收轴透射率(S偏振光透射率)的关系示于图15的(b)。
根据图15的(a)和(b)判断，在实施例5中，通过在电介质层4的表面存在凹部7，能够提高透射轴透射率(P偏振光透射率)、降低吸收轴透射率(S偏振光透射率)。

Claims (10)

1.一种偏光板，其为具有线栅结构的偏光板，
具备透明基板以及阵列，所述阵列由以30nm以上100nm以下的间距在所述透明基板上排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成，
所述凸部至少包含反射层，
在相邻的所述凸部的间隙填充有电介质材料，
所述阵列固定在由所述电介质材料构成的电介质层内。
2.根据权利要求1所述的偏光板，在相邻的所述凸部的间隙，在所述电介质材料中，具有在规定方向上延伸的气体层。
3.根据权利要求1或2所述的偏光板，所述电介质层在表面具有在规定方向上延伸的多个凹部。
4.根据权利要求1或2所述的偏光板，其进一步具有防反射层。
5.根据权利要求1或2所述的偏光板，所述凸部进一步具有电介质吸收层。
6.根据权利要求1或2所述的偏光板，所述凸部的长宽比为3以上15以下。
7.根据权利要求1或2所述的偏光板，光入射的所述偏光板的表面被由电介质体构成的保护膜覆盖。
8.根据权利要求1或2所述的偏光板，光入射的所述偏光板的表面被有机系拒水膜覆盖。
9.一种光学设备，其具备权利要求1至8中任一项所述的偏光板。
10.一种偏光板的制造方法，
其为具有线栅结构的偏光板的制造方法，
具有：
嵌段共聚物排列工序，在包含透明基板和反射层的层叠体的反射层上使利用自组织化性能形成排列的嵌段共聚物自组织化，形成周期性的片层结构，
掩模形成工序，通过将排列的所述嵌段共聚物的特定聚合物嵌段链选择性除去，形成由以30nm以上100nm以下的间距排列且在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的掩模，
阵列形成工序，使用所述掩模进行蚀刻，从而形成由至少包含反射层且以30nm以上100nm以下的间距排列、在规定方向上延伸的格栅状的多个凸部构成的阵列，以及
凸部固定工序，将由至少包含反射层的凸部构成的所述阵列固定在由电介质材料构成的电介质层内。
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