JP6117828B2

JP6117828B2 - 無機偏光板

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Inventors: 雅弘大和田; 隆広木村
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Description

本発明は、無機偏光板に関する。

特定方向に偏光、又は偏波した光だけを通過させる偏光板は、液晶表示装置などに使用されている。

前記偏光板としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムにヨウ素化合物を吸着しこれを延伸配向させて可視光の吸収二色性を発現させた偏光フィルムが多く用いられている。前記偏光フィルムは、機械強度、耐熱性、耐湿性を確保するために、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などの透明フィルムによって両面から挟み込まれ、その上に、傷防止、汚れ付着防止などのハードコード処理がされている。

前記偏光フィルムに入射する光のうち通過しない偏光成分の光は、偏光フィルム内で吸収されて熱として前記偏光フィルム外に放出される。そのため、強い光が照射される場合には、発熱により前記偏光フィルムの温度が上昇し偏光特性が劣化してしまうという問題がある。これは、有機材料自体の耐熱性に原因があり本質的な改善は難しい。

そこで、高い耐熱性を要求される場所でも使用可能な偏光板として、完全に無機の材料だけから構成されたワイヤーグリッド偏光板が検討されている。前記ワイヤーグリッド偏光板は、基板の表面に、光の波長以下の周期を持つ微細な金属線からなるワイヤーグリッドが形成された構造を有する（例えば、特許文献１参照）。

ワイヤーグリッド偏光板では、グリッド端部に液状汚れが付着すると、前記液状汚れは、グリッド構造の凹凸による毛管現象により、ワイヤーグリッドの凹部内を拡散し、ワイヤーグリッド偏光板の光学特性を低下させる。

そこで、以下の様な偏光子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。偏光子は、端部で境を隔てられた第１の表面を有し、標準領域とリブ修正領域とを含む。前記標準領域は、標準的な特性を有するリブを含む。前記標準領域は、入射光を偏光する。前記リブ修正領域は、前記標準領域の少なくとも一部と前記端部との間に、基板の端部の少なくとも一部沿いに設けられる。前記リブ修正領域は、前記リブ修正領域の毛細作用が前記標準領域の毛細作用より実質的に小さくなるように、標準的な特性とは異なる特性を有するように修正された、修正リブを含む。
この偏光子では、修正リブと、リブとの毛細作用の大きさに違いを設けることにより、リブへの液状汚れの侵入を防止しようとしている。
しかし、この提案の技術では、リブと修正リブとを作製する必要があるため、製造工程が煩雑となることに加え、修正リブにも毛細作用があるため、修正リブを介したリブへの液状汚れの侵入を完全には防ぐことができないという問題がある。

特開２０１０−２１０８２９号公報特開２０１３−２１８２９４号公報

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、製造工程が煩雑にならず、かつ端部に付着する液状汚れに起因する光学特性の低下を抑制できる無機偏光板を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞使用帯域の光に対して透明な基板と、第１誘電体層と、複数の線状金属層と、複数の線状第２誘電体層と、複数の線状光吸収層とをこの順で有する無機偏光板であって、
前記複数の線状金属層が、前記光の波長より短い間隔で前記第１誘電体層上に離間して配列され、
前記複数の線状第２誘電体層における各々の線状第２誘電体層が、前記複数の線状金属層の各々の線状金属層上に配され、
前記複数の線状光吸収層における各々の線状光吸収層が、前記複数の線状第２誘電体層の前記各々の線状第２誘電体層上に配され、
前記線状金属層の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に、前記線状金属層、前記線状第２誘電体層、及び前記線状光吸収層の長手方向の端部を覆う撥水層を有することを特徴とする無機偏光板である。
＜２＞複数の線状金属層間に面する、線状金属層の側面上、及び第１誘電体層の表面上に、第３誘電体層を有する前記＜１＞に記載の無機偏光板である。
＜３＞線状金属層の材質が、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、及びこれらのうちの２以上からなる合金のいずれかである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の無機偏光板である。
＜４＞第１誘電体層、及び線状第２誘電体層の材質が、ＳｉＯ_２、及びＡｌ_２Ｏ_３のいずれかである前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の無機偏光板である。
＜５＞線状光吸収層の材質が、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、及びこれらのうちの２以上の合金のいずれかである前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の無機偏光板である。
＜６＞撥水層の水接触角が、９０°以上である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の無機偏光板である。
＜７＞撥水層の材質が、有機ポリシラザンである前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の無機偏光板である。
＜８＞基板の材質が、ガラス、水晶、及びサファイアのいずれかである前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の無機偏光板である。

本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、製造工程が煩雑にならず、かつ端部に付着する液状汚れに起因する光学特性の低下を抑制できる無機偏光板を提供することができる。

図１は、本発明の無機偏光板の一例の概略側面図である。図２は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略側面図である。図３は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略側面図である。図４は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略側面図である。図５は、本発明の無機偏光板の一例の概略上面図である。図６は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略上面図である。図７は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略上面図である。図８は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略上面図である。図９は、本発明の無機偏光板の製造方法の一例のフローチャートである。図１０Ａは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その１）。図１０Ｂは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その２）。図１０Ｃは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その３）。図１０Ｄは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その４）。図１０Ｅは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その５）。図１０Ｆは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その６）。図１０Ｇは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その７）。図１０Ｈは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その８）。図１０Ｉは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である（その９）。図１１は、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例のフローチャートである。図１２Ａは、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を説明するための概略図である（その１）。図１２Ｂは、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を説明するための概略図である（その２）。図１３は、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例のフローチャートである。図１４Ａは、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を説明するための概略図である（その１）。図１４Ｂは、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を説明するための概略図である（その２）。図１４Ｃは、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を説明するための概略図である（その３）。図１４Ｄは、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を説明するための概略図である（その４）。図１５Ａは、毛管現象によって発生する液面上昇高さのシミュレーション結果である。図１５Ｂは、毛管現象によって発生する液面上昇高さのシミュレーション結果である。図１６Ａは、超撥水性の様子を示す写真である。図１６Ｂは、超撥水性の様子を示す写真である。図１７は、毛管現象による皮脂汚れの状態を観察した結果である。図１８は、積算照射時間と、接触角との関係を示すグラフである。図１９は、積算照射時間と、接触角及び毛管現象との関係を示す写真である。

（無機偏光板）
本発明の無機偏光板は、基板と、第１誘電体層と、複数の線状金属層と、複数の線状第２誘電体層と、複数の線状光吸収層とをこの順で少なくとも有する。
前記無機偏光板は、前記線状金属層の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に、撥水層を有する。
前記撥水層は、前記線状金属層、前記線状第２誘電体層、及び前記線状光吸収層の長手方向の端部を覆う。
前記無機偏光板は、いわゆるワイヤーグリッド偏光板である。

本発明者らは、基板と、第１誘電体層と、複数の線状金属層と、複数の線状第２誘電体層と、複数の線状光吸収層とをこの順で少なくとも有する無機偏光板が、製造工程が煩雑にならず、かつ偏光特性が良好であることを見出した。更に、本発明者らは、端部に付着する液状汚れに起因する光学特性の低下を抑制すべく、鋭意検討を行った結果、前記無機偏光板が、前記線状金属層の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に、前記線状金属層、前記線状第２誘電体層、及び前記線状光吸収層の長手方向の端部を覆う撥水層を有することにより、端部に付着する液状汚れに起因する光学特性の低下を抑制できることを見出し、本発明の完成に至った。

＜基板＞
前記基板としては、使用帯域の光に対して透明であれば、その材質、形状、大きさ、構造は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

前記使用帯域の光としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、可視光などが挙げられる。前記可視光としては、例えば、３８０ｎｍ〜８１０ｎｍの光などが挙げられる。

前記使用帯域の光に対して透明とは、透過率が１００％であることを意味するものではなく、無機偏光板としての機能を保持する範囲において透明であればよい。

前記基板の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ガラス、水晶、サファイアが好ましく、コスト及び透過率の点で、ガラスがより好ましい。
また、前記基板の材質としては、屈折率が、１．１〜２．２の材料が好ましい。

前記基板の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３００μｍ〜１，０００μｍが好ましい。

＜第１誘電体層＞
前記第１誘電体層は、前記基板上に形成されている。
前記第１誘電体層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２などが挙げられる。これらの中でも、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３が好ましい。

前記第１誘電体層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、干渉効果を高める点で、１ｎｍ〜１０５ｎｍが好ましく、３５ｎｍ〜１０５ｎｍがより好ましい。

ここで、前記平均厚みは、例えば、走査型電子顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察により求めることができる。例えば、任意の１０箇所の厚みを測定して、その算術平均値から、平均厚みを求める。

＜複数の線状金属層＞
前記複数の線状金属層は、前記無機偏光板において、前記光の波長より短い間隔で前記第１誘電体層上に離間して配列されている。

前記線状金属層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、及びこれらのうちの２以上からなる合金のいずれかであることが、パターン形成、及び光学特性の点で好ましい。

前記線状金属層の長手方向に直交する断面における前記線状金属層の断面形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、矩形、台形などが挙げられる。

前記線状金属層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、偏光特性の点から、２０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましい。
また、前記線状金属層の平均厚みとしては、前記線状金属層の平均厚み、前記第２誘電体層の平均厚み、及び前記線状光吸収層の平均厚みの合計の５０％以上であることが好ましい。
ここで、本明細書において、線状金属層の平均厚みとは、前記線状金属層の長手方向に直交する断面における金属層の高さの算術平均値であり、例えば、走査型電子顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察により求めることができる。例えば、任意の１０箇所の前記高さを測定して、その算術平均値から、平均厚みを求める。

前記線状金属層の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、偏光特性及びプロセスの安定性の点から、複数の前記線状金属層間の平均間隔の２０％〜６０％が好ましい。
前記線状金属層の平均幅は、例えば、走査型電子顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察により求めることができる。例えば、４本の線状金属層について、任意の箇所の幅を測定して、その算術平均値から、平均幅を求める。なお、前記幅は、前記線状金属層の頂部において測定する。

複数の前記線状金属層間の平均間隔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、作製の容易性、及び安定性の点から、１００ｎｍ〜２００ｎｍが好ましい。
前記平均間隔は、例えば、走査型電子顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察により求めることができる。例えば、任意の４箇所の線状金属層の間隔（ピッチ）について測定して、その算術平均値から、平均間隔を求める。なお、前記間隔（ピッチ）は、隣接する２つの線状金属層における、一方の線状金属層の頂部における他方の線状金属層側の端部と、他方の線状金属層の頂部における一方の線状金属層側と反対側の端部との距離である。

＜複数の線状第２誘電体層＞
前記複数の線状第２誘電体層において、各々の線状第２誘電体層は、前記複数の線状金属層の各々の線状金属層上に配されている。

前記線状第２誘電体層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２などが挙げられる。これらの中でも、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３が好ましい。

前記線状第２誘電体層の長手方向に直交する断面における前記線状第２誘電体層の断面形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、矩形、台形などが挙げられる。

前記線状第２誘電体層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、干渉効果を高める点で、１ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、３ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。
前記平均厚みは、前記線状金属層の平均厚みと同様にして求めることができる。

＜複数の線状光吸収層＞
前記複数の線状光吸収層において、各々の線状光吸収層は、前記複数の線状第２誘電体層の前記各々の線状第２誘電体層上に配されている。

前記線状光吸収層は、光吸収作用を有する。
ここで、光吸収作用とは、前記無機偏光板内に形成される格子（グリッド）に平行な電界成分を持つ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させる作用を意味する。なお、前記線状光吸収層は、前記格子に垂直な電界成分を持つ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過する。

前記線状光吸収層としては、光吸収作用を有する限り、その材質は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、半導体、金属含有半導体などが挙げられる。これらの中でも、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、及びこれらのうちの２以上の合金のいずれかであることが、光学特性の点で好ましい。

前記線状光吸収層は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。例えば、金属含有半導体から形成される単層であってもよいし、金属又は半導体と、金属含有半導体とから形成される２層であってもよい。
前記線状光吸収層が、金属又は半導体と、金属含有半導体とから形成される２層構造であることにより、反射を抑制し、透過率を向上させることができ、コントラストを増大させることができる。

前記線状光吸収層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５０ｎｍが特に好ましい。
前記平均厚みは、前記線状金属層の平均厚みと同様にして求めることができる。

＜撥水層＞
前記撥水層は、前記線状金属層の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に、形成される。前記撥水層は、前記線状金属層、前記線状第２誘電体層、及び前記線状光吸収層の長手方向の端部を覆う。
前記無機偏光板において、撥水層は、前記線状金属層の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に加え、それ以外の箇所に形成されていてもよい。

前記無機偏光板が、前記線状金属層の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に、前記線状金属層、前記線状第２誘電体層、及び前記線状光吸収層の長手方向の端部を覆う撥水層を有することにより、前記線状金属層の長手方向の端部から液状汚れが線状金属層間（ワイヤーグリッドのグリッド間）に侵入し、更に毛管現象によりワイヤーグリッド内に拡散することを防止できる。その結果、端部に付着する液状汚れに起因する光学特性の低下を抑制できる。
また、前記無機偏光板は、前記撥水層により、液状汚れが線状金属層間（ワイヤーグリッドのグリッド間）に侵入し、更に毛管現象によりワイヤーグリッド内に拡散することを防止できるため、特開２０１３−２１８２９４号公報に記載の発明のように、修正リブと、リブとを作製する必要がない。そのため、前記無機偏光板は、製造工程が煩雑になることもない。

前記撥水層は、撥水性であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水接触角が９０°以上であることが好ましい。前記水接触角は、例えば、純水を用いた接触角計により測定できる。

前記撥水層の材質としては、撥水性を得ることができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐熱性が優れる点で、有機ポリシラザンが好ましい。

前記撥水層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、例えば、第３誘電体層などが挙げられる。

＜＜第３誘電体層＞＞
前記第３誘電体層は、２つの線状金属層間に面する前記線状金属層の側面上に配されている。
前記第３誘電体層は、２つの線状金属層間に面する前記第１誘電体層の表面上に配されている。
前記無機偏光板が第３誘電体層を有することにより、耐熱性、耐湿性等の耐久性が向上できる。

前記第３誘電体層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２などが挙げられる。これらの中でも、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３が好ましい。

前記第３誘電体層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、３ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。

ここで、図を用いて、本発明の無機偏光板の一例を説明する。

図１は、本発明の無機偏光板の一例の概略側面図である。
図２は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略側面図である。
図３は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略側面図である。
図４は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略側面図である。

図１〜図４の無機偏光板は、基板１と、第１誘電体層２と、複数の線状金属層３と、複数の線状第２誘電体層４と、複数の線状光吸収層５とをこの順で有する。
複数の線状金属層３は、光の波長より短い間隔で第１誘電体層２上に離間して配列されている。
複数の線状第２誘電体層４における各々の線状第２誘電体層４は、複数の線状金属層３の各々の線状金属層３上に配されている。
複数の線状光吸収層５における各々の線状光吸収層５は、複数の線状第２誘電体層４の各々の線状第２誘電体層４上に配されている。
この無機偏光板は、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に、線状金属層３、線状第２誘電体層４、及び線状光吸収層５の長手方向の端部を覆う撥水層６を有する。

線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部において、撥水層６は、図１に示すように、前記端部である前記無機偏光板の辺の両端に位置する線状金属層３、線状第２誘電体層４、及び線状光吸収層５の長手方向の端部を覆う必要はない。なぜならば、前記無機偏光板の前記辺の両端は、偏光機能が使用される領域（以下、「有効領域」と称することがある）外である場合があるためである。即ち、有効領域外のグリッド構造においては、撥水層６は、前記端部である前記無機偏光板の辺の両端に位置する線状金属層３、線状第２誘電体層４、及び線状光吸収層５の長手方向の端部を覆っていなくてもよい。

なお、当然に、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部において、撥水層６は、図２に示すように、前記端部である前記無機偏光板の辺の両端まで覆っていてもよい。

また、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部において、撥水層６は、図３に示すように、基板１の一部を覆っていてもよいし、図４に示すように、基板１の全面を覆っていてもよい。

また、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部において、撥水層６は、図１及び図２に示すように第１誘電体層を覆っていてもよいし、覆っていなくてもよい。

図５は、本発明の無機偏光板の一例の概略上面図である。
図６は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略上面図である。
図７は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略上面図である。
図８は、本発明の無機偏光板の他の一例の概略上面図である。

図１及び図３に示す側面を有する前記無機偏光板においては、その上面において、図５に示すように、撥水層６は、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部側の上面のみを覆っていてもよいし、図６に示すように、撥水層６は、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の一方の端部から上面を介して他方の端部までを覆っていてもよい。

また、図２及び図４に示す側面を有する前記無機偏光板においても、その上面において、図７に示すように、撥水層６は、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部側の上面のみを覆っていてもよいし、図８に示すように、撥水層６は、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の一方の端部から上面を介して他方の端部までを覆っていてもよい。

＜無機偏光板の製造方法＞
次に、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を、図９及び図１０Ａ〜図１０Ｉに沿って説明する。
図９は、本発明の無機偏光板の製造方法の一例のフローチャートである。
図１０Ａ〜図１０Ｉは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である。
まず、基板１を用意する（図１０Ａ）。
続いて、基板１上に、第１誘電体層２を形成する（図１０Ｂ）。第１誘電体層２は、例えば、蒸着法、スパッタ法などにより形成できる。
続いて、第１誘電体層２上に、金属層３’を形成する（図１０Ｃ）。金属層３’は、例えば、蒸着法、スパッタ法などにより形成できる。
続いて、金属層３’上に、第２誘電体層４’を形成する（図１０Ｄ）。第２誘電体層４’は、例えば、蒸着法、スパッタ法などにより形成できる。
続いて、第２誘電体層４’上に、光吸収層５’を形成する（図１０Ｅ）。光吸収層５’は、例えば、蒸着法、スパッタ法などにより形成できる。
続いて、光吸収層５’上に、レジスト層１１’を形成する（図１０Ｆ）。レジスト層１１’の材質としては、後述するエッチングに耐性を有するレジストパターンが形成可能な材質であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。レジスト層１１’の形成方法としては、例えば、塗布法などが挙げられる。
続いて、レジスト層１１’に対して、露光及び現像を行い、レジストパターン１１を形成する（図１０Ｇ）。
続いて、レジストパターン１１をマスクとしてエッチングを行い、線状金属層３、線状第２誘電体層４、線状光吸収層５を形成する（図１０Ｈ）。
続いて、任意に、スクライブ装置により、所望の大きさに切断する。
続いて、線状金属層３の長手方向の端部が存在する無機偏光板の端部に、線状金属層３、線状第２誘電体層４、及び線状光吸収層５の長手方向の端部を覆う撥水層６を形成する（図１０Ｉ）。撥水層６の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
以上により、無機偏光板が作製される。

次に、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を、図１１及び図１２Ａ〜図１２Ｂに沿って説明する。
図１１は、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例のフローチャートである。
図１２Ａ〜図１２Ｂは、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を説明するための概略図である。
レジストパターン１１をマスクとしてエッチングを行い、線状金属層３、線状第２誘電体層４、線状光吸収層５を形成するところまでは、図９及び図１０Ａ〜図１０Ｈと同じである。
続いて、任意に、スクライブ装置により、所望の大きさに切断する。
続いて、露出する第１誘電体層２上、線状金属層３側面上、線状第２誘電体層４側面上、並びに線状光吸収層５側面及び上面上に、第３誘電体層７を形成する（図１２Ａ）。そうすることにより、複数の線状金属層３間に面する、線状金属層３の側面上、及び第１誘電体層２の表面上に、第３誘電体層７が形成される。
続いて、線状金属層３の長手方向の端部が存在する無機偏光板の端部に、線状金属層３、線状第２誘電体層４、及び線状光吸収層５の長手方向の端部を覆う撥水層６を形成する（図１２Ｂ）。
以上により、無機偏光板が作製される。

次に、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例を、図１３及び図１４Ａ〜図１４Ｄに沿って説明する。
図１３は、本発明の無機偏光板の製造方法の他の一例のフローチャートである。
図１４Ａ〜図１４Ｄは、本発明の無機偏光板の製造方法の一例を説明するための概略図である。
まず、用意した基板１上に、第１誘電体層２、金属層、及びレジスト層をこの順で形成した後に、露光及び現像を行いレジストパターンを形成し、更に続いて、レジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、金属層を、所望の線状金属層３に加工する（図１４Ａ）。
続いて、任意に、スクライブ装置により、所望の大きさに切断する。
続いて、露出する第１誘電体層２上、並びに線状金属層３側面及び上面上に、誘電体層を形成する（図１４Ｂ）。そうすることにより、複数の線状金属層３間に面する、線状金属層３の側面上、及び第１誘電体層２の表面上に、第３誘電体層７が形成される。なお、ここで、図１４Ｂにおいては、形成された誘電体層のうち、複数の線状金属層３間に面する、線状金属層３の側面上、及び第１誘電体層２の表面上の誘電体層を第３誘電体層７と称し、線状金属層３上面上の誘電体層を線状第２誘電体層４と称する。
続いて、線状第２誘電体層４上に、線状光吸収層５を形成する（図１４Ｃ）。
続いて、線状金属層３の長手方向の端部が存在する無機偏光板の端部に、線状金属層３、線状第２誘電体層４、及び線状光吸収層５の長手方向の端部を覆う撥水層６を形成する（図１４Ｄ）。
以上により、無機偏光板が作製される。

＜撥水層＞
続いて、撥水層について更に詳述する。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明の無機偏光板のグリッド構造を前提に、水を媒質として、毛管現象によって発生する液面上昇高さを、接触角に応じてシミュレーションした結果である。
ここで、図１５Ａ及び図１５Ｂにおける液面上昇高さＨ（ｍ）は、下記式により求めることができる。
ここで、Ｔは、表面張力（Ｎ／ｍ）であり、ρは、密度（ｋｇ／ｍ^３）であり、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ^２）であり、ｄは、管直径（ｍ）であり、θは、接触角（°）である。
また、図１５Ａ及び図１５Ｂ中、「全封止」、「５０％封止」、「２５％封止」とは、以下のとおりである。
全封止：空隙部に侵入した媒質が、グリッド高さの最大まで満たしている状態
５０％封止：空隙部に侵入した媒質が、グリッド高さの５０％まで満たしいている状態
２５％封止：空隙部に侵入した媒質が、グリッド高さの２５％まで満たしいている状態

図１５Ａ及び図１５Ｂより、水を媒質とした場合、グリッド媒質量に関わらず、ほぼ９０°の接触角を境に、液面上昇が停止することから、撥水層の表面接触角の制御は９０°以上とすることが重要である。

前記撥水層は、例えば、水接触角９０°以上を有する撥水剤を用いて形成することができる。その場合、例えば、無機偏光板のグリッド開口辺側を撥水剤に含浸する。また、ディップ槽と昇降機構とを組み合わせることで、一度に大量の無機偏光板に撥水層を形成することも可能である。

超撥水性を有する撥水剤を使用した場合、その水接触角は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように１２５°以上となり、必要な水接触角９０°以上を確保できる。また、図２及び図４の組合せのように、積層構造を有する無機偏光板全面に撥水層を形成することで、プロジェクター等で使われた場合、冷却ファンによる冷却風によって誘導される液状汚染物質から、全方向において防汚することが可能である。

前記撥水層の形成箇所としては、図１〜図８に示すような箇所が挙げられる。
撥水層は、図１及び図３に示すように、線状金属層３の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部である前記無機偏光板の辺の両端に位置する線状金属層３、線状第２誘電体層４、及び線状光吸収層５の長手方向の端部を覆う必要はない。しかし、覆われていない箇所は、前記無機偏光板の前記辺において、前記両端から０．５ｍｍ未満が好ましい。

毛管現象が防止されていることを確認するには、線状金属層の長手方向の端部に存在する無機偏光板の端部に、皮脂等を付着させて、グリッド溝部の皮脂等の進行状態を観察する方法がある。例えば、水接触角が９０°以上の撥水層を有する本発明の無機偏光板における、線状金属層の長手方向の端部に皮脂を付着させて、皮脂を付着させた端部を下側として、地面に対して垂直に立てた状態で常温放置する。皮脂の付着部における毛管現象を光学顕微鏡で観察し、経時変化を観察する。
図１７は、実際に経時変化を観察したものである。水接触角が２０°〜３０°の無機偏光板は、皮脂汚れの付着直後から毛管現象の発生が確認され、時間経過と共に進行が見られるのに対して、水接触角が９０°以上の撥水層を有する本発明の無機偏光板は、２１時間経過しても毛管現象の発生はなかった。

また、無機偏光板は、プロジェクターに使用された場合、プロジェクターの光が、長時間に渡って前記無機偏光板を透過することから、光熱の発生により、前記無機偏光板の温度は、１５０℃以上に高温化する。前記撥水層を形成するための撥水剤は、高温２５０℃の高温環境では、熱分解により、成分が揮発することで水接触角は３０°以下となり、その性能を失うことも考えられる。しかし、プロジェクターの光は、無機偏光板の中心を透過すると同時に無機偏光板を発熱させるが、無機偏光板の端部における温度は、２５０℃にまでなることはなく、前記撥水層は、その性能を失うことはない。

図１８は、本発明の無機偏光板を、代表的な液晶プロジェクターに搭載し、ランプを点灯させた際の、積算照射時間に対する無機偏光板の中心部、及び端部の水接触角の変化を表す。この実験においては、無機偏光板の端部に加え、中心部にも撥水層を形成している。即ち、図２に示す側面及び図８に示す上面を有する無機偏光板を用いている。
１００時間毎における、無機偏光板の中心部における水接触角は、積算照射時間と共に低下している。しかし、光路から外れた無機偏光板の端部では、その接触角が１３５°以上を保っている。そのため、毛管現象に対して有効な水接触角を維持できる。その効果を毛管現象ＴＥＳＴで確認した結果、図１９に示すように、積算５００時間においても、毛管現象の進行は発生しなかった。

また、前記撥水層を形成する材質としては、有機ポリシラザンが好ましい。前記有機ポリシラザンは、水接触角が９０°以上の撥水層を形成できることに加えて、耐熱性に優れている。有機ポリシラザンは耐熱性に優れているため、通常の撥水剤を用いる際の欠点である光路上の発熱による撥水性の低下を防ぐことができる。

本発明の無機偏光板は、製造工程が煩雑にならず、かつ端部に付着する液状汚れに起因する光学特性の低下を抑制できることから、プロジェクターに好適に用いることができる。

１基板
２第１誘電体層
３線状金属層
３’ 金属層
４線状第２誘電体層
４’ 第２誘電体層
５線状光吸収層
５’ 光吸収層
６撥水層
６第１のマスク層
７第３誘電体層
１１’ レジスト層
１１レジストパターン

Claims

使用帯域の光に対して透明な基板と、第１誘電体層と、複数の線状金属層と、複数の線状第２誘電体層と、複数の線状光吸収層とをこの順で有する無機偏光板であって、
前記複数の線状金属層が、前記光の波長より短い間隔で前記第１誘電体層上に離間して配列され、
前記複数の線状第２誘電体層における各々の線状第２誘電体層が、前記複数の線状金属層の各々の線状金属層上に配され、
前記複数の線状光吸収層における各々の線状光吸収層が、前記複数の線状第２誘電体層の前記各々の線状第２誘電体層上に配され、
前記線状金属層の長手方向の端部が存在する前記無機偏光板の端部に、前記線状金属層、前記線状第２誘電体層、及び前記線状光吸収層の長手方向の端部を覆う撥水層を有することを特徴とする無機偏光板。
複数の線状金属層間に面する、線状金属層の側面上、及び第１誘電体層の表面上に、第３誘電体層を有する請求項１に記載の無機偏光板。
線状金属層の材質が、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、及びこれらのうちの２以上からなる合金のいずれかである請求項１から２のいずれかに記載の無機偏光板。
第１誘電体層、及び線状第２誘電体層の材質が、ＳｉＯ_２、及びＡｌ_２Ｏ_３のいずれかである請求項１から３のいずれかに記載の無機偏光板。
線状光吸収層の材質が、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、及びこれらのうちの２以上の合金のいずれかである請求項１から４のいずれかに記載の無機偏光板。
撥水層の水接触角が、９０°以上である請求項１から５のいずれかに記載の無機偏光板。
撥水層の材質が、有機ポリシラザンである請求項１から６のいずれかに記載の無機偏光板。
基板の材質が、ガラス、水晶、及びサファイアのいずれかである請求項１から７のいずれかに記載の無機偏光板。