JP7320461B2

JP7320461B2 - 偏光板、光学機器及び偏光板の製造方法

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Inventors: 浩幸高橋; 吐夢武田
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Description

本発明は、偏光板、光学機器及び偏光板の製造方法に関する。

偏光板は、液晶ディスプレイ等に用いられている。近年、使用帯域の光の波長より短い周期で反射層が配列したワイヤグリッド偏光板に注目が集まっている。

例えば、特許文献１には、基板上に、反射防止層とワイヤグリッドとを順に有する偏光板が記載されている。特許文献１における反射防止層は、中空粒子とバインダーからなる。

また例えば、特許文献２には、基板のワイヤグリッドが形成された面と反対側の面に反射防止コーティングが施されたワイヤグリッドポラライザが記載されている。

また例えば、特許文献３には、基板のワイヤグリッドが形成された面と反対側の面に反射防止層を有する偏光素子が記載されている。

特開２０１６－３８５３７号公報特開２００５－２４２０８０号公報特開２０１０－６０５８７号公報

近年の液晶プロジェクタ等の高輝度化、高精細化が求められ、高い透過率特性を有する偏光板が求められている。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、透過軸透過率の高い偏光板及び光学機器を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。

第１の態様にかかる偏光板は、ワイヤグリッド構造を有する偏光板であって、透明基板と、前記透明基板の第１面に積層された第１反射防止層と、前記第１反射防止層から突出する複数の凸部と、前記第１面と反対の第２面に積層された第２反射防止層と、を備え、前記複数の凸部は、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで周期的に配列し、それぞれの凸部は、第１方向に延在し、前記第１面から順に反射層と誘電体層と吸収層とを備え、前記第１反射防止層及び前記第２反射防止層は、交互に積層された高屈折率層と低屈折率層とを有する。

上記態様にかかる偏光板において、前記第１反射防止層及び前記第２反射防止層の層数が５層以上１０層以下であってもよい。

上記態様にかかる偏光板において、前記高屈折率層は、ＴｉＯ_２又はＮｂ_２Ｏ_５であり、前記低屈折率層は、ＳｉＯ_２であってもよい。

上記態様にかかる偏光板において、前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重ならない非重畳領域の表面は、前記複数の凸部と重なる重畳領域の表面より前記透明基板の近くにあってもよい。

上記態様にかかる偏光板において、前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重なる重畳領域の膜厚と前記複数の凸部と重ならない非重畳領域の膜厚との差は、前記重畳領域の膜厚の９％以下であってもよい。

上記態様にかかる偏光板において、前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重なる重畳領域の膜厚と前記複数の凸部と重ならない非重畳領域の膜厚との差は、３０ｎｍ以下であってもよい。

第２の態様にかかる光学機器は、上記態様にかかる偏光板を備える。

第３の態様にかかる偏光板の製造方法は、ワイヤグリッド構造を有する偏光板の製造方法であって、透明基板の両面に高屈折率層と低屈折率層を交互に成膜し、第１反射防止層及び第２反射防止層を積層する工程と、前記第１反射防止層に、反射層と誘電体層と吸収層とを順に積層し、積層体を形成する工程と、前記積層体を加工し、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで周期的に配列する複数の凸部を形成する工程と、を有する。

上記態様にかかる偏光板の製造方法において、前記複数の凸部を介して、前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重ならない非重畳領域をエッチングしてもよい。

上記態様にかかる偏光板及び光学機器によれば、透過軸透過率を高めることができる。

第１実施形態にかかる偏光板の斜視図である。第１実施形態にかかる偏光板の断面図である。第１実施形態にかかる偏光板の特徴部分の断面図である。第１変形例にかかる偏光板の断面図である。実施例１～５及び比較例１の透過軸透過率を示す。実施例１～５及び比較例１の透過軸透過率を波長ごとにまとめた図である。実施例６～１０及び比較例２の透過軸透過率を示す。実施例６～１０及び比較例２の透過軸透過率を波長ごとにまとめた図である。参考例にかかる基板の透過率を示す。

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。

「偏光板」
図１は、第１実施形態にかかる偏光板１００の斜視図である。偏光板１００は、透明基板１０と第１反射防止層２０と第２反射防止層３０と複数の凸部４０とを備える。第１反射防止層２０は、透明基板１０の第１面１０Ａに積層されている。第２反射防止層３０は、透明基板１０の第２面１０Ｂに積層されている。複数の凸部４０は、第１反射防止層２０から突出する。第２面１０Ｂは、透明基板１０の第１面１０Ａと反対側の面である。

ここで方向について定義する。透明基板１０が広がる面内をＸＹ面内とし、凸部４０が延びる方向をＹ方向とする。Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向をＺ方向とする。Ｙ方向は、第１方向の一例である。

偏光板１００は、凸部４０が延びるＹ方向に平行な電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰し、Ｙ方向に垂直な電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過する。偏光板１００は、Ｙ方向が吸収軸であり、Ｘ方向が透過軸である。偏光板１００は、透過、反射、干渉及び光学異方性による偏光波の選択的光吸収の４つの作用によりＴＥ波を減衰させ、ＴＭ波を透過させる。

（透明基板）
透明基板１０は、偏光板１００の使用帯域の波長の光に対して透明性を有する。「透明性を有する」とは、使用帯域の波長の光を１００％透過する必要はなく、偏光板としての機能を保持可能な程度に透過できればよい。透明基板１０の平均厚みは、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。

透明基板１０の屈折率は、例えば、１．１以上２．２以下である。透明基板１０は、例えば、ガラス、水晶、サファイア等である。透明基板１０として用いられるガラス材料の成分組成は特に制限されない。

例えばケイ酸塩ガラスは、光学ガラスとして広く流通し、安価である。また石英ガラス（屈折率１．４６）、ソーダ石灰ガラス（屈折率１．５１）は、コストが安く、透過性に優れる。これに対し水晶、サファイアは、熱伝導性に優れる。透明基板１０の材料は、偏光板１００に求められる性能に応じて適宜選択できる。例えば、プロジェクタの光学エンジン用の偏光板は、強い光が照射されるため、耐光性及び放熱性が要求される。プロジェクタ用途の透明基板１０には、水晶又はサファイアを用いることが好ましい。

透明基板１０が水晶やサファイア等の光学活性の結晶の場合、後述する凸部４０が延びる方向を結晶の光学軸に対して平行又は垂直方向とすると、光学特性が向上する。光学軸はその方向に進む光の常光線と異常光線との屈折率の差が最小となる方向軸である。

（第１反射防止層）
第１反射防止層２０は、透明基板１０の第１面１０Ａ上にある。第１反射防止層２０は、透明基板１０と複数の凸部４０との間にある。図２は、第１実施形態に係る偏光板１００の断面図である。図３は、第１実施形態にかかる偏光板１００の特徴部分の断面図である。図３は、偏光板１００の第１反射防止層２０を拡大した断面図である。

第１反射防止層２０は、光の干渉を利用して反射を防止する。第１反射防止層２０は、低屈折率層２１と高屈折率層２２とが交互に積層されている。低屈折率層２１は、隣り合う層より屈折率が低い。高屈折率層２２は、隣り合う層より屈折率が高い。低屈折率層２１は、例えば、１．０より大きく、透明基板１０より屈折率が低い。高屈折率層２２は、例えば、低屈折率層２１より屈折率が高い。

低屈折率層２１及び高屈折率層２２は、誘電体層である。低屈折率層２１及び高屈折率層２２は、例えば、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｎｂ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｂｅ酸化物等の酸化物、フッ化マグネシウム、氷晶石、ゲルマニウム、ケイ素、炭素である。例えば低屈折率層２１がＳｉＯ_２であり、高屈折率層２２がＴｉＯ_２又はＮｂＯ_２である。

低屈折率層２１及び高屈折率層２２のそれぞれの膜厚は、使用帯域の光の波長範囲等によって適宜選択される。低屈折率層２１及び高屈折率層２２の各層の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。低屈折率層２１及び高屈折率層２２の各層の膜厚は、異なっていてよい。

第１反射防止層２０の層数は特に問わないが、例えば、５層以上１０層以下である。層数が少ないと反射防止機能が低下し、層数が多いとコストが嵩む。

第１反射防止層２０は、凸部４０と重なる重畳領域Ｒ１と凸部４０と重ならない非重畳領域Ｒ２とからなる。第１反射防止層２０は、例えば、非重畳領域Ｒ２が透明基板１０側に掘りこまれ、非重畳領域Ｒ２は重畳領域Ｒ１に対して透明基板１０側に凹んでいる。非重畳領域Ｒ２の表面Ｒ２ａは、例えば、重畳領域Ｒ１の表面Ｒ１ａより透明基板１０の近くにある。

重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１は、例えば、非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２と異なる。重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１は、第１反射防止層２０の総厚に対応する。重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１は、例えば、２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。膜厚ｈ１が薄いと、反射防止膜の特性にばらつきが生じる。膜厚ｈ１が厚いと、製造コストが嵩み、膜剥がれやひび割れが生じやすくなる。

非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２は、例えば、重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１より薄い。重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３は、例えば、重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１の０％より大きく１０％以下であり、例えば重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１の９％以下である。また膜厚差ｈ３は、例えば、０ｎｍより大きく４０ｎｍ未満であり、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。

第１反射防止層２０の最も透明基板１０から遠い層を、最外層２１Ａと称する。最外層２１Ａは、例えば、低屈折率層である。最外層２１Ａは、非重畳領域Ｒ２が重畳領域Ｒ１より透明基板１０側に凹んでいる。非重畳領域Ｒ２は、例えば、最外層２１Ａにおいて重畳領域Ｒ１より透明基板１０側に凹んでいる。重畳領域Ｒ１における最外層２１Ａの膜厚ｈ４に対して膜厚差ｈ３は、例えば、１０％以上３５％以下である。

第１反射防止層２０は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法で成膜できる。

（第２反射防止層）
第２反射防止層３０は、透明基板１０の第２面１０Ｂ上にある。第２反射防止層３０は、光の干渉を利用して反射を防止する。第２反射防止層３０は、低屈折率層３１と高屈折率層３２とが交互に積層されている。低屈折率層３１は、隣り合う層より屈折率が低い。高屈折率層３２は、隣り合う層より屈折率が高い。低屈折率層３１及び高屈折率層３２の構成は、最外層２１Ａが凹んでいない点を除いて、第１反射防止層２０の低屈折率層２１及び高屈折率層２２と同様である。

（凸部）
凸部４０は、透明基板１０からＺ方向に突出し、Ｙ方向に延びる。凸部４０は、Ｘ方向に周期的に配列している。隣接する凸部４０のＸ方向のピッチＰは、偏光板１００の使用帯域の波長の光より短い。例えばピッチＰは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。ピッチＰがこの範囲内であれば、凸部４０の作製が容易になり、凸部４０の機械的安定性、及び、光学特性の安定性が高まる。

隣接する凸部４０のピッチＰは、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡により平均値として計測できる。例えば、任意の４か所において隣接する凸部４０のＸ方向の距離を測定し、その算術平均によりピッチＰが求められる。複数の凸部４０のうち任意の４か所の計測値を平均化する測定方法を、電子顕微鏡法と称する。

凸部４０は、透明基板１０に対して突出する。凸部４０は、例えばＺ方向を主方向として突出する。凸部４０のＸ方向の平均幅は、例えば、ピッチＰの２０％以上５０％以下である。凸部４０の平均幅とは、凸部４０をＺ方向に１０分割した各点における幅の平均値を意味する。凸部４０の高さは、例えば、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。また凸部４０の高さを平均幅で割ったアスペクト比は、例えば、５以上１３．３以下である。

凸部４０は、第１反射防止層２０の最外層２１Ａ側から順に反射層４２、誘電体層４４、吸収層４６を備える。偏光板１００に対して第１面１０Ａ側から入射した光は、吸収層４６及び誘電体層４４を通過する際に、一部が吸収されて減衰する。吸収層４６及び誘電体層４４を透過した光のうちＴＭ（Ｐ波）は、反射層４２を透過する。これに対し、吸収層４６及び誘電体層４４を透過した光のうちＴＥ（Ｓ波）は、反射層４２で反射する。反射したＴＥ波は、吸収層４６及び誘電体層４４を通過する際に、一部が吸収され、一部が再度反射し反射層４２に戻る。反射層４２で反射されたＴＥ波は、吸収層４６及び誘電体層４４を通過する際に干渉して減衰する。偏光板１００は、上記のようなＴＥ波の選択的減衰により偏光特性を示す。

＜反射層＞
反射層４２は、第１反射防止層２０の最外層２１Ａ上にある。第１反射防止層２０の最外層２１Ａと反射層４２との間には、別の層が挿入されていてもよい。反射層４２は、透明基板１０に対してＺ方向に突出し、Ｙ方向に帯状に延びる。反射層４２は、ＴＥ波（Ｓ波）を反射し、ＴＭ波（Ｐ波）を透過する。反射層４２の高さは、例えば、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

反射層４２は、使用帯域の波長の光に対して反射性を有する材料を含む。反射層４２は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔａ等の単体金属又はこれらの合金を含む。反射層４２は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。反射層４２は、金属に限られず、着色等により表面反射率を高めた無機膜又は樹脂膜でもよい。

反射層４２は、例えば蒸着法、スパッタリング法により高密度に成膜できる。反射層４２は、構成材料の異なる２層以上の層からなってもよい。

＜誘電体層＞
誘電体層４４は、例えば、反射層４２上に積層されている。誘電体層４４は、必ずしも反射層４２と接している必要はなく、誘電体層４４と反射層４２の間に別の層が存在してもよい。誘電体層４４は、Ｙ方向に帯状に延びる。

誘電体層４４の膜厚は、吸収層４６で反射する偏光波に応じて決まる。誘電体層４４の膜厚は、吸収層４６で反射した偏光波の位相と反射層４２で反射した偏光波の位相とが、半波長分だけずれる厚さである。誘電体層４４の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。当該範囲内であれば、反射した２つの偏光波の位相の関係を調整でき、干渉効果を高めることができる。誘電体層４４の膜厚は、上述の電子顕微鏡法を用いて求められる。

誘電体層４４は、例えば、金属酸化物、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、氷晶石、ゲルマニウム、ケイ素、窒化ボロン、炭素又はこれらの組合わせを含む。金属酸化物は、例えば、ＳｉＯ_２等のＳｉ酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３、酸化ベリリウム、酸化ビスマス、酸化ボロン、酸化タンタル等である。誘電体層４４は、例えば、Ｓｉ酸化物又はＴｉ酸化物である。

誘電体層４４の屈折率は、例えば、１．０より大きく２．５以下である。反射層４２の光学特性は、周囲の屈折率（例えば、誘電体層４４の屈折率）によっても影響を受けるため、誘電体層４４の屈折率を調整することで、偏光特性を制御できる。

誘電体層４４は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法で成膜できる。誘電体層４４は、２層以上でもよい。

＜吸収層＞
吸収層４６は、例えば、誘電体層４４上に積層されている。吸収層４６は、Ｙ方向に帯状に延びる。吸収層４６の膜厚は、例えば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。吸収層４６の膜厚は、上述の電子顕微鏡法で測定できる。

吸収層４６は、光学定数の消衰定数が零でない光吸収作用をもつ物質を１種以上有する。吸収層４６は、例えば、金属材料又は半導体材料を含む。吸収層４６に用いる材料は、使用帯域の光の波長範囲によって適宜選択される。

吸収層４６に金属材料が用いられる場合、金属材料は、例えば、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ等の単体金属又はこれらのうち１種以上の元素を含む合金である。また吸収層４６に半導体材料が用いられる場合は、半導体材料は、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、ＺｎＯ、シリサイド材料である。シリサイド材料は、例えば、β－ＦｅＳｉ_２、ＭｇＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＢａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＴａＳｉ等である。これらの材料を吸収層４６に用いた偏光板１００は、可視光域に対して高い消光比を有する。また吸収層４６は、例えば、Ｆｅ又はＴａとＳｉとを含む。

吸収層４６が半導体材料の場合、光の吸収作用に半導体のバンドギャップエネルギーが寄与する。半導体材料のバンドギャップエネルギーは、例えば、使用帯域の波長をエネルギー換算した値以下である。例えば、使用帯域が可視光域の場合、波長４００ｎｍ以上における吸収エネルギーにあたる３．１ｅＶ以下のバンドギャップエネルギーを有する半導体材料を吸収層４６に用いる。

吸収層４６は、１層に限られず２層以上で構成されていてもよい。吸収層４６が２層以上の場合は、それぞれの層の材料は異なるものでもよい。吸収層４６は、蒸着、スパッタリング法等の方法により成膜できる。

（保護層、撥水層）
偏光板１００は、透明基板１０、第１反射防止層２０、第２反射防止層３０及び凸部４０の他に、他の構成要素を有してもよい。例えば、偏光板１００は、光の入射面側に保護層を有してもよい。保護層は、偏光板１００の耐熱性等の信頼性を高める。また例えば、凸部４０の表面に、撥水膜を有してもよい。撥水膜は、例えば、パーフルオロデシルトリエトキシシラン（ＦＤＴＳ）等のフッ素系シラン化合物からなる。撥水膜は、例えば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法で成膜できる。撥水膜は、偏光板１００の耐湿性等の信頼性を高める。

「偏光板の製造方法」
本実施形態に係る偏光板１００の製造方法は、透明基板１０に第１反射防止層２０及び第２反射防止層３０を積層する工程と、第１反射防止層２０上に凸部４０の基となる積層体を積層する工程と、積層体を凸部４０に加工する工程と、を有する。

まず透明基板１０の第１面１０Ａと第２面１０Ｂのそれぞれに、低屈折率層２１，３１と高屈折率層２２，３２とを交互に積層する。低屈折率層２１，３１及び高屈折率層２２，３２は、例えば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、ＡＬＤで成膜される。低屈折率層２１，３１及び高屈折率層２２，３２の層数は、適宜変更できる。低屈折率層２１，３１及び高屈折率層２２，３２のそれぞれの膜厚は、使用帯域の光の波長範囲等によって適宜選択される。低屈折率層２１，３１と高屈折率層２２，３２とが交互に積層されることで、第１面１０Ａに第１反射防止層２０が形成され、第２面１０Ｂに第２反射防止層３０が形成される。

次いで、透明基板１０の第１反射防止層２０上に、成膜工程では、反射層となる層、誘電体層となる層、吸収層となる層を順に積層し、積層体を形成する。これらの層は、例えば、スパッタリング、蒸着で形成される。

次いで、積層体を加工する。積層体の加工は、例えば、フォトリソグラフィー法、ナノインプリント法等を用いる。例えば、積層体の一面に、一次元格子状にマスクパターンをレジストで形成する。レジストが形成されていない部分を選択的にエッチングすることで、凸部４０が形成される。エッチングは、例えば、ドライエッチングで行う。

また凸部４０を形成する際に、エッチング時間を調整してエッチングを行うことで、第１反射防止層２０の最外層２１Ａのうち凸部４０と重ならない部分を掘りこんでもよい。最外層２１Ａの一部が除去されることで、非重畳領域Ｒ２の表面Ｒ２ａが重畳領域Ｒ１の表面Ｒ１ａより透明基板１０の近くになる。

上記手順により第１実施形態に係る偏光板１００が得られる。偏光板１００の光照射面に、保護層、撥水層をさらに形成してもよい。

第１実施形態に係る偏光板１００は、透明基板１０の両面に反射防止層を有することで、透過軸透過率が高い。また第１反射防止層２０の凸部４０と重ならない非重畳領域Ｒ２を重畳領域Ｒ１に対して掘りこむことで、透過軸透過率がさらに向上する。また重畳領域Ｒ１に対する非重畳領域Ｒ２の掘りこみ量を調整することで、使用波長域に合わせて透過軸透過率を向上させることができる。

ここまで、第１実施形態について詳述したが、本発明は当該構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、図４は、第１変形例にかかる偏光板１０１の断面図である。図４に示す偏光板１０１は、第１反射防止層５０の構成が、図２に示す偏光板１００と異なる。その他の構成については、図２に示す偏光板１００と同様であり、同様の構成については同一の符号を付し、説明を省く。

第１反射防止層５０は、低屈折率層５１と高屈折率層５２とが交互に積層されている。低屈折率層５１は、隣り合う層より屈折率が低い。高屈折率層５２は、隣り合う層より屈折率が高い。低屈折率層５１及び高屈折率層５２の構成は、最外層が凹んでいない点を除いて、上述の第１反射防止層２０の低屈折率層２１及び高屈折率層２２と同様である。

第１変形例に係る偏光板１０１も、透明基板１０の両面に反射防止層を有するため、透過軸透過率が高い。

「光学機器」
第２実施形態にかかる光学機器は、上記の第１実施形態にかかる偏光板１００，１０１を備える。光学機器は、液晶プロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、デジタルカメラ等が挙げられる。第１実施形態にかかる偏光板１００，１０１は、信頼性に優れ、種々の用途に利用可能である。また偏光板１００，１０１は無機材料により構成される。有機偏光板に比べて耐熱性が要求される液晶プロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ等に、偏光板１００，１０１は特に好適に用いられる。

光学機器が複数の偏光板を備える場合、複数の偏光板のうち少なくとも一つが第１実施形態にかかる偏光板１００，１０１であればよい。例えば、光学機器が液晶プロジェクタの場合は、液晶パネルの入射側及び出射側に偏光板は配置される。このうち一方の偏光板に、第１実施形態にかかる偏光板１００，１０１を用いる。また偏光板１００，１０１に入射する光の波長に応じて、膜厚差ｈ３を変えてもよい。例えば、赤色の波長帯域の光が入射する偏光板と、緑色の波長帯域の光が入射する偏光板と、青色の波長帯域の光が入射する偏光板と、のそれぞれで、膜厚差ｈ３が異なってもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

（実施例１）
図２に示す偏光板１００を再現し、シミュレーションにより偏光板１００の透過軸透過率を求めた。シミュレーションは、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）法による電磁界シミュレーションで行った。

偏光板１００における第１反射防止層２０、第２反射防止層３０の構成を表１にまとめる。表１において、第１層は透明基板１０に最も近い層であり、第２層、第３層、第４層、第５層の順に透明基板１０から離れる。第１反射防止層２０と第２反射防止層３０の各層の構成は、第１反射防止層２０の最外層が掘りこまれている点を除き同一とした。第１反射防止層２０の最外層（表１における第５層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）は、１０ｎｍとした。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、２．５％であった。

また凸部４０の構成は以下とした。
反射層４２：膜厚２５０ｎｍのＡｌ
誘電体層４４：膜厚５ｎｍのＳｉＯ_２
吸収層４６：膜厚２５ｎｍのＦｅＳｉ
凸部４０のピッチ：１４１ｎｍ

（実施例２）
実施例２は、第１反射防止層２０の最外層（表１における第５層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）を２０ｎｍとした点のみが実施例１と異なる。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、５．０％であった。

（実施例３）
実施例３は、第１反射防止層２０の最外層（表１における第５層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）を３０ｎｍとした点のみが実施例１と異なる。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、７．６％であった。

（実施例４）
実施例４は、第１反射防止層２０の最外層（表１における第５層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）を４０ｎｍとした点のみが実施例１と異なる。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、１０．０％であった。

（実施例５）
実施例５は、第１反射防止層２０の最外層（表１における第５層）を掘りこまなかった点が、実施例１と異なる。実施例５は、図４に示す偏光板１０１の構成を満たす。

（比較例１）
比較例１は、透明基板１０の第１面１０Ａには第１反射防止層２０を設けず、第２面１０Ｂに第２反射防止層３０を設けた点が実施例５と異なる。

図５は、実施例１～５及び比較例１の透過軸透過率を示す。図６は、実施例１～５及び比較例１の透過軸透過率を波長ごとにまとめた図である。実施例１～５は、視感度が高い５２０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長域でいずれも比較例１より透過軸透過率が向上した。実施例５は、比較例１と比較して、可視光領域全体の平均で１．８％～２．７％程度、透過軸透過率が向上した。また最外層の掘り込み深さが３０ｎｍ以下の実施例１～３は、掘りこんでいない実施例５より広い波長域で透過軸透過率が向上した。実施例１，２は、比較例１と比較して、可視光領域全体の平均で０．３％～３．１％程度、透過軸透過率が向上した。実施例１，２は、比較例１と比較して、可視光領域全体の平均で０．８％～２．４％程度、透過軸透過率が向上した。

また赤色波長域では実施例１が最も透過率が高く、青色及び緑色波長域では実施例２が最も透過率が高かった。そのため、使用帯域の波長に合わせて第１反射防止層２０の構成を設計することで、より高い透過軸透過率を実現できる。例えば、プロジェクタの青及び緑色用の偏光板に実施例２の構成の偏光板を用い、赤色用の偏光板に実施例１の構成の偏光板を用いてもよい。

（実施例６）
偏光板１００における第１反射防止層２０、第２反射防止層３０の構成を変えた点が実施例１と異なる。実施例６における第１反射防止層２０、第２反射防止層３０の構成を表２にまとめる。表２において、第１層は透明基板１０に最も近い層であり、第２層、第３層、第４層、第５層、第６層、第７層、第８層、第９層の順に透明基板１０から離れる。第１反射防止層２０と第２反射防止層３０の各層の構成は、第１反射防止層２０の最外層が掘りこまれている点を除き同一とした。第１反射防止層２０の最外層（表２における第５層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）は、１０ｎｍとした。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、１．６％であった。

（実施例７）
実施例７は、第１反射防止層２０の最外層（表２における第９層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）を２０ｎｍとした点のみが実施例６と異なる。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、３．１％であった。

（実施例８）
実施例８は、第１反射防止層２０の最外層（表２における第９層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）を３０ｎｍとした点のみが実施例６と異なる。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、４．７％であった。

（実施例９）
実施例９は、第１反射防止層２０の最外層（表２における第９層）の掘り込み深さ（重畳領域Ｒ１の膜厚ｈ１と非重畳領域Ｒ２の膜厚ｈ２との膜厚差ｈ３）を４０ｎｍとした点のみが実施例６と異なる。第１反射防止層２０の総厚に対する掘り込み深さの割合は、６．２％であった。

（実施例１０）
実施例１０は、第１反射防止層２０の最外層（表２における第９層）を掘りこまなかった点が、実施例６と異なる。実施例１０は、図４に示す偏光板１０１の構成を満たす。

（比較例２）
比較例２は、透明基板１０の第１面１０Ａには第１反射防止層２０を設けず、第２面１０Ｂに第２反射防止層３０を設けた点が実施例１０と異なる。

図７は、実施例６～１０及び比較例２の透過軸透過率を示す。図８は、実施例６～１０及び比較例２の透過軸透過率を波長ごとにまとめた図である。実施例６～１０は、視感度が高い５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域でいずれも比較例２より透過軸透過率が向上した。

（参考例）
参考例では、透明基板の両面に反射防止層を形成した。参考例は、凸部を有さず偏光特性は示さない。
参考例１における両面の反射防止層の構成は、実施例１の第２反射防止層３０と同一とした。
参考例２は、最外層の膜厚を２０ｎｍ厚くした点が参考例１と異なる。
参考例３は、最外層の膜厚を４０ｎｍ厚くした点が参考例１と異なる。
参考例４は、最外層の膜厚を２０ｎｍ薄くした点が参考例１と異なる。
参考例５は、最外層の膜厚を４０ｎｍ薄くした点が参考例１と異なる。

図９は、参考例にかかる基板の透過率を示す。図９に示すように、光の干渉を利用して反射を防止する反射防止層は、各層の膜厚の設計が重要である。膜厚が変化すると大幅に透過率が低下する。一方で、上述の実施例１～４及び６～９は、最外層を掘りこむことで反射防止層の設計された層厚を変化させているにも関わらず、透過率が向上したことは予期せぬ結果であった。

１０透明基板
１０Ａ第１面
１０Ｂ第２面
２０第１反射防止層
２１，３１，５１低屈折率層
２１Ａ最外層
２２，３２，５２高屈折率層
３０第２反射防止層
４０凸部
４２反射層
４４誘電体層
４６吸収層
１００，１０１偏光板
Ｒ１重畳領域
Ｒ２非重畳領域
Ｒ１ａ，Ｒ２ａ表面

Claims

ワイヤグリッド構造を有する偏光板であって、
透明基板と、
前記透明基板の第１面に積層された第１反射防止層と、
前記第１反射防止層から突出する複数の凸部と、
前記第１面と反対の第２面に積層された第２反射防止層と、を備え、
前記複数の凸部は、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで周期的に配列し、
それぞれの凸部は、第１方向に延在し、前記第１面から順に反射層と誘電体層と吸収層とを備え、
前記第１反射防止層及び前記第２反射防止層は、交互に積層された高屈折率層と低屈折率層とを有し、
前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重なる重畳領域の膜厚と前記複数の凸部と重ならない非重畳領域の膜厚との差は、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、偏光板。
前記第１反射防止層及び前記第２反射防止層の層数が５層以上１０層以下である、請求項１に記載の偏光板。
前記高屈折率層は、ＴｉＯ_２又はＮｂ_２Ｏ_５であり、
前記低屈折率層は、ＳｉＯ_２である、請求項１又は２に記載の偏光板。
前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重ならない非重畳領域の表面は、前記複数の凸部と重なる重畳領域の表面より前記透明基板の近くにある、請求項１～３のいずれか一項に記載の偏光板。
前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重なる重畳領域の膜厚と前記複数の凸部と重ならない非重畳領域の膜厚との差は、前記重畳領域の膜厚の９％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の偏光板。
請求項１～５のいずれか一項に記載の偏光板を備える、光学機器。
ワイヤグリッド構造を有する偏光板の製造方法であって、
透明基板の両面に高屈折率層と低屈折率層を交互に成膜し、第１反射防止層及び第２反射防止層を積層する工程と、
前記第１反射防止層に、反射層と誘電体層と吸収層とを順に積層し、積層体を形成する工程と、
前記積層体を加工し、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで周期的に配列する複数の凸部を形成する工程と、を有し、
前記複数の凸部を介して、前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重ならない非重畳領域をエッチングし、前記第１反射防止層の前記複数の凸部と重なる重畳領域の膜厚と前記複数の凸部と重ならない非重畳領域の膜厚との差を１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする、偏光板の製造方法。