無機偏光板及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種無機偏光板及其生產方法。
【背景技術】
[0002] 偏光板，能夠使光在特定方向上起偏振，并且僅讓偏振光通過，被用于液晶顯示器 當中。
[0003] 就偏光板來說，廣泛使用偏光膜，偏光膜是通過在聚乙烯醇（PVA)薄膜上吸附碘 化合物，并且對所得產物進行拉伸和取向來制備，從而表現出可見光的吸收線性二色性。這 種偏光膜的兩側夾有透明薄膜，例如三醋酸纖維素（TAC)以確保機械強度、耐熱性，以及耐 濕性，并且在其上面進行防滑耐磨涂層處理，以防止劃傷，或灰塵的沉積。
[0004] 在入射到偏光膜上的光線中，沒有穿過偏光膜的光線的偏振組分被吸收在偏光膜 中，并且被作為熱量釋放到偏光膜的外面。因此，在施加強光的情況下，偏光膜的溫度因產 生的熱量而升高，從而損壞偏光性能。這只能歸咎于有機材料本身的抗熱能力，因此，難以 從根本上解決這個問題。
[0005] 因此，僅由無機材料組成的線柵偏光板被認為是在要求高耐熱性的環境下可用的 偏光板。該線柵偏光板具有一種結構，在該結構中，在基板的表面上形成由微細金屬線構成 的線柵，微細金屬線分布時的周期等于或低于光的波長（參見，例如，日本專利申請特許公 開（JP-A)No. 2010-204626 和 No. 2010-117646)。
[0006] 由于"瑞利諧振"的原理，線柵偏光板產生一種與金屬線的間距（頻率）有關的叫 做"瑞利諧振"的現象。線柵偏光板的性能在相鄰諧振波長的地方明顯變化，降低了作為偏 光器的性能。諧振波長由以下公式確定：
[0007]
[0008] 在上述公式中，λ R為諧振波長，p為金屬線的間距，n eff為與金屬線相鄰處的有效 折射率，Θ為入射角，并且k為衍射級。在實際的使用條件下，Θ通常為〇°。衍射級表示 在0次（K = 1)的單純透射，而在第一次下的較高次衍射中會有損失，因此K = 1 (右側公 式）。相應地，瑞利諧振的諧振波長正比于金屬線的間距以及與金屬線相鄰處的有效折射 率。另外，可以通過使諧振波長與所要使用的帶寬的波長產生較大程度的偏移來防止由于 瑞利諧振導致的性能的受損。
[0009] 為了降低與金屬線相鄰處的有效折射率以縮短在偏光板中的瑞利諧振的諧振波 長，提出一種方法，其中，沿著基板的厚度方向使具有低折射率的金屬線之間的區域增加 以降低有效折射率（參見，例如，JP-A No. 2003-502708, JP-A No. 2010-530994 以及 JP-A No. 2010-530995,以及日本專利（JP-B)No. 4763099 以及 No. 4800437)。
[0010] 另外，為了縮短在上述公式中的諧振波長（λκ)，縮短金屬線之間的間距是有效的 做法。就縮短諧振波長的效果來說，縮短金屬線之間的間距要比降低有效折射率更加有效， 因為前者能夠以更大的比例來改變。
[0011] 就線柵的生產來說，通常使用比如干涉曝光的方法。為了在干涉曝光中縮短在金 屬線之間的間距，需要縮短從被用作曝光光源的激光光源發出的光的波長。然而存在這樣 一個問題，當試圖使得金屬線之間的間距為IOOnm時，不存在可供實際使用的光源。
【發明內容】
[0012] 在半導體尖端光刻技術中，已經實現了工藝上的進展，該工藝是能夠縮短金屬線 間距的有效工藝，叫做"雙重圖案化（double patterning) "，能夠將掩模圖案的間距縮短為 原來一半。
[0013] 在該工藝中，由于加工方法不同，通過圖案化形成的線的兩側呈現的兩個區域具 有不同的深度。
[0014] 發明人已經對通過雙重圖案化生產無機偏光板的方法進行了研究，并且發現一個 問題，由于在線柵層中的金屬線的兩側所呈現的兩個區域的深度的差異，引起如上所述的 瑞利諧振，也就是說，由于不對稱性引起瑞利諧振。瑞利諧振降低了無機偏光板的透射性 能。
[0015] 本發明旨在解決由發明人自己發現的新問題，并且實現以下目的。具體地，本發明 的一個目的是提供一種無機偏光板，其能夠防止由于在線柵層中的金屬線兩側的兩個區域 的不對稱形狀所引起的瑞利諧振所導致的透光率的減少，并且提供一種該無機偏光板的生 產方法。
[0016] 解決上述問題的方法如下：
[0017] <1> 一種無機偏光板，包括：
[0018] 基板，所述基板對于所使用的帶寬的光是透明的；以及
[0019] 線柵層，所述線柵層包括在所述基板上排列的多條金屬線，所述金屬線之間的間 隙比所述光的波長短，
[0020] 其中，所述無機偏光板滿足下面的公式（1)至公式（3):
[0021] 0nm〈 (Dr-Dl)公式（1);
[0022] 0nm< | Gr-Gl 公式⑵；以及
[0023] 0. 9 ^ SR/SL^ 1. 30 公式（3)，
[0024] 其中，隊為在線柵層中在一根金屬線W和相鄰金屬線W的金屬線^之間的區域Rl 沿著基板厚度方向的距離，Dr為在與提供金屬線的一側相對的一側的在金屬線W與相鄰 金屬線W的金屬線W r之間的區域R R沿著基板厚度方向的距離，
[0025] 其中，心為金屬線W與金屬線之間的間隙，G 金屬線W與金屬線W 間的間 隙，并且
[0026] 其中，Sl為距離Dl對間隙Gl的比值，S R為距離D冰間隙G R的比值
[0027] 〈2>根據〈1>所述的無機偏光板，其中，距離與距離D ^茜足下面的公式（1-2)， 并且，間隙心與間隙G ^茜足下面的公式（2-2):
[0028] 0nm〈 (Dr-Dl)彡 8nm 公式（1-2);以及
[0029] 0nm〈 I Gr-Gl I 彡 20nm 公式（2-2);
[0030] 〈3>根據〈1>或〈2>所述的無機偏光板，其中，所述基板為玻璃。
[0031] 〈4>根據〈1>至〈3>任意一項所述的無機偏光板，其中，所述金屬線包含Al或AlSi 合金。
[0032] 〈5>根據〈1>至〈4>任意一項所述的無機偏光板，進一步包括在所述基板與所述線 柵層之間的SiOJi。
[0033] <6> 一種無機偏光板的生產方法，包括：
[0034] 使用覆蓋膜通過雙重圖案化來形成線柵層，
[0035] 其中，所述生產方法為用于生產根據〈1>至〈5>中任意一項所述的無機偏光板的 方法。
[0036] 〈7>根據〈6>所述的生產方法，其中，用于所述雙重圖案化的所述覆蓋膜是Al2O 3薄 膜或SiO2薄膜。
[0037] 〈8>根據〈6>或〈7>所述的生產方法，其中，用于所述雙重圖案化的所述覆蓋膜是 通過原子層沉積或化學氣相沉積形成的。
[0038] 本發明能夠解決現有技術中的上述各種問題，達到上述目的，并且提供一種無機 偏光板，所述無機偏光板能防止由于在線柵層中的金屬線的兩側的兩個區域的不對稱形狀 引起的瑞利諧振所導致的透光率的降低，并且提供一種所述無機偏光板的生產方法。
【附圖說明】
[0039] 圖1是不出本發明無機偏光板的一個實例的不意橫截面圖；
[0040] 圖2A是說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖案化 來形成線柵層（部分1);
[0041] 圖2B是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分2);
[0042] 圖2C是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分3);
[0043] 圖2D是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分4);
[0044] 圖2E是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分5);
[0045] 圖2F是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分6);
[0046] 圖2G是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分7);
[0047] 圖2H是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分8);
[0048] 圖21是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分9);
[0049] 圖2J是用來說明步驟的一個實例的示意橫截面圖，其中，使用覆蓋膜通過雙重圖 案化來形成線柵層（部分10);
[0050] 圖3A是示出在模擬1中使用的線柵