(57)【要約】  ハロゲン化銀含有ガラスを出発材料として、青を含む可視光領域の光に対し優れた透過率および消光比を有するガラス偏光子を提供すること。  本発明はガラス偏光子を製造するために、熱処理によってハロゲン化銀粒子を分散析出させた硼珪酸ガラスを還元し、少なくとも一部のハロゲン化銀から金属銀粒子を生成した後、加熱延伸することにより、ガラス中に配向、伸長された金属銀粒子を生成する事を特徴とする製造方法である。
2008129763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理によってハロゲン化銀粒子を分散析出させた硼珪酸ガラスを作製する工程と；
前記ハロゲン化銀粒子を還元する工程と；
前記還元工程の後、前記ガラスを加熱延伸する事により当該ガラス中に配向、伸長された銀粒子を生成する工程とを含むことを特徴とするガラス偏光子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法で製造されたガラス偏光子であって、波長４４０ｎｍ以上の波長域で偏光性を示し、消光比が１０ｄＢ以上であることを特徴とするガラス偏光子。
【請求項３】
請求項１に記載の製造方法で製造されたガラス偏光子であって、波長５２０ｎｍ以上の光に対する透過率が８０％以上、かつ消光比が２５ｄＢ以上であることを特徴とするガラス偏光子。
【請求項４】
熱処理によってハロゲン化銀粒子を分散析出させた硼珪酸ガラスを作製する工程と；
前記ハロゲン化銀粒子を還元する工程と；
前記還元工程の後、前記ガラスを加熱延伸する工程と；
延伸後、再度還元して前記ガラス中に残存するハロゲン化銀を還元する工程により当該ガラス中に配向、伸長された銀粒子を生成する工程とを含むことを特徴とするガラス偏光子の製造方法。
【請求項５】
請求項４の製造方法で製造されたガラス偏光子であって、波長５００ｎｍから２０００ｎｍの全波長領域の光に対して、消光比が２５ｄＢ以上の偏光特性を有するガラス偏光子。
【請求項６】
請求項１および４に記載の硼珪酸ガラスが、ガラスの成分として銅の化合物を実質的に含有せず、かつガラス原料としてガラス酸化物組成の０.５〜５ｗｔ％に相当する分を硝酸塩で導入し溶融することによって得られる、フォトクロミック特性を示さないガラスであることを特徴とする請求項１および４に記載のガラス偏光子の製造方法。
【請求項７】
波長４４０ｎｍ以上の波長域で偏光性を示し、消光比が１０ｄＢ以上であることを特徴とするガラス偏光子。
【請求項８】
波長５２０ｎｍ以上の光に対する透過率が８０％以上、かつ消光比が２５ｄＢ以上であることを特徴とするガラス偏光子。
【請求項９】
波長５００ｎｍから２０００ｎｍの全波長領域の光に対して、消光比が２５ｄＢ以上の偏光特性を有するガラス偏光子。
【請求項１０】
フォトクロミック特性を示さない硼珪酸ガラスであることを特徴とする請求項７，８又は９に記載のガラス偏光子。
【請求項１１】
請求項７に記載のガラス偏光子を用いた投射型液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項８に記載のガラス偏光子を用いた投射型液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項２に記載のガラス偏光子を用いた投射型液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項３に記載のガラス偏光子を用いた投射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス偏光子およびその製造方法に関し、特に、可視光を含む波長領域の光に対し工業的に利用可能な偏光特性を有するガラス偏光子およびその製造方法に関する。更に、可視光を含む波長領域の光に対し工業的に利用可能な偏光特性を有するガラス偏光子を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光子（偏光素子）は、所定の偏光面を有する光を選択的に通過させる機能を有し、各種光学系で広く利用されている。偏光子のメジャーな利用分野としては、光通信用デバイスおよび投写型液晶ディスプレイを含む液晶ディスプレイがある。本発明は、広い分野で使用される偏光子に適用可能な技術である。本発明に係る偏光子は、特に可視光域で特徴ある特性を示すため、以下では投写型液晶表示装置への適用を中心に説明する。【０００３】
近年、大型画面を表示する映像表示装置として投射型液晶表示装置が広く普及している。リア型投射型液晶表示装置は大型テレビとして、フロント型液晶表示装置はパソコンデータのプレゼンテーションに主に使用される。投射型液晶表示装置は、投射光学系を利用して小さな液晶素子上の画像を大画面に拡大投影する構成を持つ。技術的に詳細な説明は、例えば非特許文献１（大画面ディスプレイ）に示されている。【０００４】
代表的な投射型液晶表示装置の構成図を図１に示す。光源４の光は、光学部品５〜１６によって、青（Ｂ）、緑（Ｇ）および赤（Ｒ）の成分に分離される。分離された光は、対応する液晶素子２Ｂ、２Ｇおよび２Ｒに各々導かれる。各液晶表示素子２Ｒ、２Ｇおよび２Ｂは、入射側に入射側偏光子１Ｒ、１Ｇおよび１Ｂを、出射側に出射側偏光子３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂを備えている。赤、緑および青に対応する、入射側偏光子および出射側偏光子から成る一組の偏光子は、液晶素子を通過した所定の偏光方向の光を選択的に通過させる機能を持つ。この機能により液晶素子２Ｒ、２Ｇおよび２Ｂを通過した三原色の光が、光強度変調された画像信号となる。これら３原色光は、更に合成プリズム１７で光合成され、更に拡大投射レンズ系１８を通してスクリーン１９に投影される。【０００５】
偏光子に要求される偏光特性は、希望の偏光面をもつ光信号を透過させ、それと直交する偏光面を持つ不要光信号を阻止する性質を持つ事である。すなわち、希望する偏光面を持つ光に対し大きな透過率を有し、これと直交する偏光面を持つ光に対しては、小さな透過率を持つ事が望ましい。【０００６】
これらの透過率の比は消光比と呼ばれ、当業者により偏光子の性能を表現する性能指数として広く利用されている。投射型液晶表示装置に適用する偏光子に要求される性能は、光信号に対し大きな透過率と大きな消光比を持つ事である。投射型液晶表示装置の場合、偏光子に要求される性能は、使用する波長の光に於いて７０％以上の透過率と１０：１、望ましくは３０００：１の消光比を持つことが望ましいと言われている（特許文献１）。なお、偏光子に要求される透過率および消光比の値は、偏光子を適用する装置に依存して決められる。【０００７】
投射型液晶表示装置に対する社会的な要求は、より大きく且つ鮮明な画像を、より小型の装置で実現する事である。この要求を実現するために、より大きな光量の光源の適用および、より面積の小さな液晶素子の利用が最近の技術トレンドとなっている。その結果、液晶素子のみならず、その前後に置かれる偏光子には高いエネルギー密度の光が導入される。不要光を吸収する機能を有する偏光子に対しては、特に高い耐熱性と耐光性を持つ事が要求されるようになってきている。【０００８】
偏光子には、その原理に従い、偏光面に依存し選択的に光を吸収する二色性偏光子および非二色性偏光子（Brewster型偏光子など）が存在する（特許文献２参照）。二色性偏光子は、素子が薄型であり且つ不要光を吸収する特別の装置を必要としないために、特に小型化が要求される投射型液晶表示装置に望ましい。【０００９】
現在、可視光領域に於いて実用的な光学性能を実現している２色性偏光子は有機材料からなる偏光フィルムのみである。しかし、有機樹脂製の偏光子は耐熱性が低いという決定的な欠点を有している（特許文献１参照）。【００１０】
この欠点を除くために、有機樹脂製の偏光フィルムは熱伝導率の高いサファイア基板に貼り合せて使用されている（特許文献３）。しかし、熱伝導率に優れたサファイアと張り合わせた偏光子も、近年の高輝度化の技術的要求即ち、最も輝度が高い緑領域での光吸収・発熱による偏光機能の劣化を起こす恐れがある。そこで、有機樹脂フィルムを熱から保護するために、投射型液晶表示装置では冷却用ファンを含む冷却装置が設置されている。冷却装置は、小型化という社会的なニーズに反するのみならず、騒音という別な問題も生み出すことになっている。【００１１】
この技術課題を解決する方法として、光通信用の素子に適用されている偏光ガラスを投射型液晶表示装置に適用するアイディアが提案されている（特許文献１）。しかし、特許文献１に開示されている発明には、ガラス偏光子に可視光領域の光に対して有効な特性を付与するための技術は開示されていない。【００１２】
ここで、偏光ガラスの技術背景について簡単に説明する。偏光ガラスは図２に模式的に示すように、光学的に透明なガラス基体１００中に配向分散した形状異方性を有する金属微粒子１０２を含む事を特徴とするガラスである。そして、金属微粒子１０２の表面上に存在する表面プラズモンの異方的な共鳴吸収現象を利用し偏光特性が実現される。（特許文献４、非特許文献２参照）。【００１３】
図３は、特許文献４より引用した金属微粒子の表面プラズモン共鳴吸収特性を示す。図２に示した金属微粒子を分散したガラスに偏光性を有する光を透過させた時の偏光面に依存する光吸収率の波長依存性（実線）が図３に示されている。図２では金属微粒子が形状異方性を有する場合を示しているが、その特殊なケースとして形状異方性を持たない球状の金属微粒子の場合もある。図３には、球状の金属微粒子の表面プラズモン吸収が基準的な状態（破線）として示されている。【００１４】
図３の破線Ａは、球状の金属微粒子による表面プラズモン共鳴吸収に対応する。形状異方性を有する金属微粒子の共鳴吸収は、入射光の偏光面と形状異方性を有する金属微粒子の相互関係により異なる特性を示す。偏光面が金属微粒子の長手方向に平行な場合、実線Ｂで示す特性を示す。特性Ａに比較し、共鳴吸収の波長はより長い波長に移動している事が判る。なお、この共鳴吸収波長は金属微粒子の長径と短径の比に依存し、この比が大きいほど共鳴吸収波長はより大きくなる事が知られている（非特許文献２参照）。一方、長手方向に直交する偏光面を持つ光に対しては実線Ｃで表す性質を示す。すなわち、球状金属微粒子の共鳴波長より、より短波長の光に対して共鳴吸収を示す。【００１５】
図３に示すグラフから、このガラスが、６００ｎｍ付近の光に対し偏光特性を示す事が理解される。即ち、金属粒子の長手方向に平行な偏光面を持つ光は強い吸収により小さな透過率を持つ。一方、金属粒子の長手方向に直交する偏光面を持つ光に対しては吸収が小さく、従ってより大きな透過率を示す。図２に示したように、金属微粒子の長手方向に直交する偏光面をもつ光が選択的にガラスを透過する事により偏光特性が実現する。【００１６】
偏光ガラスおよび偏光ガラスを利用したガラス偏光子に関しては多くの技術が提案されている。これらの技術の多くは赤外線領域の光に対して適用可能なガラス偏光子に関わるものであり（特許文献５および特許文献６等）、本発明の目的とする投射型液晶表示装置に利用する可視光領域の光に適用可能な技術はあまり開示されていない。【００１７】
特許文献７は、形状異方性を有する銅微粒子の特性を利用して可視光領域の光に対し有効な偏光子を提供する技術を示す。特許文献７で開示されている特性を図４に示す。図４に見られるように、特に６００ｎｍ以下の波長に対して大きな消光比を実現する事が出来ない。即ち、延伸軸に垂直な透過率曲線Ｃ、Ｅに対する平行透過率曲線それぞれＤ、Ｆの値の比（消光比）が小さく、また透過率Ｃの値が僅か１０〜３０％程度であり、実用的な特性を有していないと結論される。【００１８】
特許文献８は、可視光領域の波長に対し二色性の吸収を実現する技術を開示する。しかしながら、高い透過率および高い消光比を実現するという具体的かつ定量的な記載がないため、偏光子として実現可能とは言えない。特許文献９についても特許文献８と同様に、可視光領域に於いて有効な消光比を得るための技術を提案するが、高い透過率を実現する技術は開示されていない。【００１９】
ＣＯＤＩＸＸ社は、銀イオンをガラス表面から拡散させることによって導入し、熱処理によって銀微粒子を析出させた後、延伸加工することによりこの銀微粒子に形状異方性を付与する製造技術を利用し、可視光領域で有効な偏光ガラスを販売している（非特許文献３）。しかし、イオン拡散工程は一般に不安定であり、またガラスの厚さ方向に銀イオンの濃度分布ができるため、生成される銀粒子の寸法に不均一性が生ずる傾向がある。その結果、偏光子の特性ばらつきが生じるという弱点を持つ。【００２０】
工業的に広く使用されている通信用赤外ガラス偏光子は、上述したＣＯＤＩＸＸ社の技術と異なる製造方法を利用している（特許文献４および特許文献５参照）。図５に模式的に示すように、ステップ１（ガラス作製）として、ハロゲンおよび銀イオンが溶解したガラスを作製する。次に、ステップ２（ハロゲン化銀析出）として、熱処理によりハロンゲン化銀微粒子を析出させる。次に、ステップ３（ガラス延伸）として、ハロゲン化銀微粒子が分散したガラスを延伸することにより、ハロゲン化銀の針状微粒子が配向分散したガラスを作製する。最後に、ステップ４（還元）として、ハロゲン化銀を還元する事により形状異方性を有する銀微粒子を生成する。【００２１】
従来、この製造方法で作製された偏光子は可視域で使用できる実用性能を示さないと理解されていた（特許文献５）。
図６は、特許文献５から引用したものであり、投射型液晶表示装置に適用可能な偏光子の持つべき性能を実現していない。その原因を、図４を利用して説明する。【００２２】
図４の曲線Ｃは、形状異方性を有する金属微粒子の長手方向に直交する偏光面を持つ光に対する表面プラズモン共鳴吸収が約３５０ｎｍ〜４００ｎｍに存在する事を示している。同時に、その影響が５００ｎｍから６００ｎｍに及んでいることも示している。この影響は通過すべき偏光面を持つ光を吸収する。言い換えると、透過させるべき光の透過率を抑圧する。このため、図６の透過率曲線Ａが波長５００ｎｍから６００ｎｍで小さな透過率の値を示すことになる。【００２３】
赤外線領域の光線に適用する偏光子の場合、透過させる光はこの共鳴吸収の波長から遠く離れた波長なので、上記の影響は無視可能なレベルに小さく、実用上の問題にならない。これに対して、可視光の偏光子を実現する場合、上記の影響は無視出来ないレベルとなる。従って、可視光に適用するガラス偏光子を実現するには、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光吸収を極小化する新たな技術手段が必要になる。【００２４】
【特許文献１】特開２００４−７７８５０号公報
【特許文献２】特表２００２−５１９７４３号公報
【特許文献３】特開２０００−２０６５０７号公報
【特許文献４】米国特許４，４７９，８１９号公報
【特許文献５】特許１６１８４７７号公報
【特許文献６】特許第２７４０６０１号公報
【特許文献７】特許第２８８５６５５号公報
【特許文献８】特表２００４−５２３８０４号公報
【特許文献９】特公平２−４０６１９号公報
【特許文献１０】特許第２６２８０１４号公報
【特許文献１１】特許第３５４９１９８号公報
【非特許文献１】西田信夫、大画面ディスプレイ（シリーズ先端ディスプレイ技術７）、共立出版、東京、２００２年発行
【非特許文献２】Ｓ．ＬｉｎｋおよびＭ．Ａ．Ｅｌ−Ｓａｙｅｄ、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０３（１９９９）８４１０〜８４２６ページ
【非特許文献３】鈴木巧一、工業材料Vol.52,No.12、102〜107ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、青領域の光を含む広い波長領域の光に対し優れた透過率および消光比を有するガラス偏光子を提供することを目的とする。【００２６】
また、フォトクロミズムが発現しないガラス偏光子を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明のガラス偏光子はガラス中に配向分散した形状異方性を有する金属微粒子の表面プラズモン共鳴を利用する。【００２８】
発明者らは、上述した従来技術による問題を研究した結果、ハロゲン化銀を出発材料とする偏光子の製造プロセスに新たな考案を加える事により、可視領域（５００ｎｍ付近）の透過率が向上したガラス偏光子の製造に成功した。【００２９】
本発明の第１の態様に係るガラス偏光子の製造方法は、ハロゲン化銀粒子が分散析出する硼珪酸ガラスを作製する工程と；前記ハロゲン化銀粒子を還元する事により、前記ガラス内に金属銀粒子を生成する工程と；前記還元工程の後、前記ガラスを加熱延伸する事により当該ガラス中に配向、伸長された銀粒子を生成する工程とを含むことを特徴とする。【００３０】
本発明の第２の態様に係るガラス偏光子の製造方法は、ハロゲン化銀粒子が分散析出する硼珪酸ガラスを作製する工程と；前記ハロゲン化銀粒子を還元する事により、前記ガラス内に金属銀粒子を生成する工程と；前記還元工程の後、前記ガラスを加熱延伸する工程と；延伸後、再度還元して前記ガラス中に残存するハロゲン化銀を還元する工程により当該ガラス中に配向、伸長された銀粒子を生成する工程とを含むことを特徴とする。【００３１】
従来のプロセスでは、ガラス延伸の後に還元を行い、形状異方性を有する金属銀微粒子が配向分散したガラス偏光子を製造している。本発明においては、この工程を逆に行い、ガラス中のハロゲン化銀微粒子の少なくとも一部を先ず還元し、しかる後にガラスを延伸する事により、形状異方性を有する金属銀微粒子を配向分散したガラスを得た。【００３２】
新しい製造工程を整理して述べると、図７に示すようになる。
ステップ１（ガラス作製）：ハロゲンイオンおよび銀イオンが溶解したガラスを作製する。
ステップ２（ハロゲン化銀析出）：熱処理によりハロンゲン化銀微粒子を析出させる。
ステップ３（還元）：ガラス中に析出したハロゲン化銀の少なくとも一部を還元する。
ステップ４（ガラス延伸）：少なくとも一部に還元されたハロゲン化銀微粒子が分散したガラスを延伸することにより、形状異方性を有する銀微粒子が配向分散したガラスを得る。【００３３】
このような製造工程で作製されたガラス偏光子は、偏光領域が４４０ｎｍ以下まで拡大され、かつ５００ｎｍ付近の光波長領域に於いて高い透過率を有する優れた偏光特性を有するガラス偏光子を実現できる事を確認した。【００３４】
更に、発明者らは上記の製造方法（図７）を更に発展的に展開した。すなわち、ステップ３（還元）工程で必ずしも全てのハロゲン化銀微粒子が還元されず、一部はハロゲン化銀粒子のままガラス中に存在する事に着目した。このハロゲン化銀は、ステップ４により、形状異方性を有するハロゲン化銀となっている。このハロゲン化銀を再度還元する事により、光学的な性質の異なる金属銀粒子を得る事が出来る。【００３５】
この工程を、整理して述べると次のようになる。
ステップ１（ガラス作製）：ハロゲンおよび銀イオンが溶解したガラスを作製。
ステップ２（ハロゲン化銀析出）：熱処理によりハロゲン化銀微粒子を析出。
ステップ３（還元）：ガラス中に析出したハロゲン化銀の少なくとも一部を還元する。
ステップ４（ガラス延伸）：少なくとも一部に還元ハロゲン化銀微粒子が分散したガラスを延伸する。
ステップ５（再還元）：再度深く還元する事により、残存したハロゲン化銀を還元し形状異方性を有する金属銀微粒子を得る。
このプロセスにより、光学的に性能の異なる、形状異方性を有する銀微粒子が配向分散したガラスを得る。【００３６】
上記の方法で作製したガラス偏光子は、異なる性質の金属銀微粒子の存在を反映し広い光波長領域で偏光特性を実現した。すなわち、後で詳細に述べるように、５００ｎｍから２０００ｎｍの全波長に亘って消光比が２５ｄＢ以上の優れた偏光性を有するガラス偏光子を実現できることを見出した。【００３７】
本発明はハロゲン化銀を分散析出したガラス材料を出発材料とする点で従来の技術を基礎とするが、可視光領域の光に対し有効な機能を実現するために、幾つかの技術を追加している。【００３８】
投射型液晶表示装置では、光源に水銀ランプが使用されており、また可視光光源は、多くの場合紫外光の成分をも含む。ハロゲン化銀の微粒子を析出させたガラスは、紫外光をガラスに照射すると可視域から近赤外域に渡る吸収帯が生じてガラスが着色し、紫外光を遮断すると照射前の状態に戻る特性を有し、フォトクロミックガラスの名で広く知られている。本発明の可視域用偏光ガラスとしてはフォトクロミズムが発現しない材料を選択することが好ましい。【００３９】
フォトクロミズムを示さない偏光ガラスに関する先行技術としては、ＣｕＯを殆ど含有しないか母ガラス組成を限定した技術（特許文献９）がある。この例では、モル比で（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）: Ｂ２Ｏ３ ＜０．２５  なる条件を採用している。また、実質的にＣｕＯを含まずかつガラス中の銀を酸化状態に保つために有効な量のＣｅＯ２を加える技術（特許文献１０）がある。あるいは、実質的にＣｕＯを含まず、Ｋ２Ｏを多く含みかつＢａＯを加えてガラスの塩基性を強めた組成に限定して銀の金属銀への還元を防止した技術（特許文献１１）がある。【００４０】
本発明では、ガラス溶融におけるガラス原料としてアルカリ酸化物で０．５〜５ｗｔ％を硝酸塩で加える事によって、ガラス中に銀がイオンとして溶解し、ノンフォトクロミックなガラスを得る事ができた。すなわち、従来技術で銀の酸化剤として用いられるＣｕＯやＣｅＯ２を加えず、且つ、母ガラスの組成を限定することなく、ノンフォトクロミックなガラスを得る事に成功した。
【発明の効果】
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、青領域の光に対し偏光性を有する偏光子および緑領域の光に対し透過率の優れた偏光子が実現可能になる。更に、５００ｎｍから２０００ｎｍの波長域で偏光性を有する広帯域型のガラス偏光子を提供することができる。このような性能を有し、且つ耐熱性および耐光性（特に耐紫外線性）に優れたガラス偏光子を投射型液晶表示装置に適用する事により、小型でより明るい表示装置が実現する事が可能になる。勿論、本発明は広く光学系一般に利用可能であり、その効果が投射型液晶表示装置に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、液晶プロジェクターの光学エンジン概念図（特許文献１）である。
【図２】図２は、ガラス偏光子の機能を概念的に説明する図である。
【図３】延伸配向した形状異方性を有する銀粒子および球状銀粒子の光吸収スペクトル（特許文献４）を示すグラフである。
【図４】可視光用偏光ガラスの先行技術（特許文献７）を示す図であって、延伸配向した銅粒子を利用した可視光用ガラス偏光子の透過率曲線を示すグラフである。
【図５】ハロゲン化銀を利用したガラス偏光子製造工程を示す図である。
【図６】先行技術（特許文献７）が開示する延伸配向した銀粒子を利用した可視光用ガラス偏光子の透過率曲線を示すグラフである。
【図７】本発明の製造工程を示す図である。
【図８】実施例１のガラス偏光子の４００ｎｍ〜７００ｎｍ波長範囲における透過率および消光比曲線を示すグラフである。
【図９】比較例１の４８０ｎｍ〜６２０ｎｍ波長範囲における透過率および消光比曲線を示すグラフである。
【図１０】実施例２の４００ｎｍ〜７００ｎｍ波長範囲における透過率および消光比曲線を示すグラフである。
【図１１】実施例３の４００ｎｍ〜７００ｎｍ波長範囲における透過率および消光比曲線を示すグラフである。
【図１２】実施例４の４００ｎｍ〜２０００ｎｍ波長範囲における透過率および消光比曲線を示すグラフである。
【図１３】実施例５の６００ｎｍ〜２０００ｎｍ波長範囲における透過率および消光比曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の一実施形態に係る製造技術においては、公知の赤外線用偏光ガラスを製造する技術を基に、ハロゲン化銀の析出および還元工程を工夫し、更にフォトクロミズムの出現を防止する技術を追加している。【００４４】
まず、所定の組成のガラスバッチを準備する。この時、下記の事項に注意して組成および原料を選定する。可視光領域で使用する偏光子に適用するガラスは、光照射により透過率が劣化する、いわゆるフォトクロミック特性を持たないガラスを選定することが好ましい。このためには、ガラス原料は酸化銅の不純物混入を厳密に避けるなどの工夫をする。また、銀およびハロゲンの添加量は最終的に透過率と消光比を両立可能な量に選択する。【００４５】
所定の組成のガラスバッチを溶解し、型に注ぎ入れることにより板状のガラスを作製する。次に、熱処理によりハロゲン化銀を析出させる。この場合、ハロゲン化銀析出工程の前に研磨加工を行うのが好ましいが、成形した板状ガラスのままで熱処理し、ハロゲン化銀微粒子を析出させた後、所定の加工を経てプリフォームとする事も可能である。何れかの製造工程を経て延伸用プリフォームを作製する。なお、ハロゲン化銀析出の熱処理条件はガラスの組成・銀およびハロゲンの添加量に依存して最適化される。【００４６】
従来の工程では、板状のプリフォームは直ちに延伸工程に移されたが、本発明の製造技術ではプリフォームの状態で表面から還元処理しハロゲン化銀の一部または全部を金属銀粒子に還元する。【００４７】
次に、還元処理後のプリフォームを延伸処理する。延伸工程では、金属銀粒子が適切なアスペクト比を有するように、ガラスの粘度（直接的には加熱温度）、延伸応力（ガラスを延伸する力＝ガラスにかける荷重）を調整して、プリフォームを延伸する。延伸されたガラスは、研磨後反射防止膜を成膜して本発明の偏光子が完成する。【００４８】
また、この技術の展開として、上記の延伸されたガラスを再度還元熱処理してガラス中に残存する未還元ハロゲン化銀の少なくとも一部を還元した後、反射防止膜を成膜することにより、偏光波長域の広い偏光子を得る事が可能となる。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明について、実施例および比較例を用いて具体的に説明する。表１に実施例および比較例の主な条件を示した。なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。【００５０】
実施例１：緑領域の実施例
まず、重量％でＳｉＯ２；５８．６％、Ｂ２Ｏ３；１８．３％、Ａｌ２Ｏ３；９．５％、Ｌｉ２Ｏ；１．９％、Ｎａ２Ｏ；２．０％、Ｋ２Ｏ；９．６％、Ａｇ；０.３２％、Ｃｌ；０.３７％となるように、ＳｉＯ２、Ｈ３ＢＯ３、Ａｌ（ＯＨ）３、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、（Ｎａ２ＣＯ３）、Ｋ２ＣＯ３、ＮａＣｌ、ＡｇＣｌを原料として調合して原料バッチを準備した。このとき、２重量％のＮａ２Ｏを硝酸塩原料であるＮａＮＯ３（硝酸ナトリウム）で配合した。この原料バッチを３００ｃｃ容量の白金坩堝にて、１４３０℃で４時間溶融した後、金型に流し込みローラーでプレスして、約２５０×６０×２.５ｍｍ厚の板状ガラスを得た。【００５１】
この板状ガラスを６７０℃で５時間熱処理して塩化銀の粒子を析出させた。熱処理後の板ガラスの表面を研磨した後、これを還元炉で水素ガスを約１．５リットル／分でフローさせながら表１に示す還元条件、即ち４３０℃１０時間で還元処理を行い、表面付近に銀粒子を生成した。【００５２】
上記ガラス板を延伸炉内に垂直にセットし、プリフォームの送り速度と引取り速度をバランスさせてプリフォームを定速で下方へ送りながら加熱・延伸を行った。延伸時のガラスの粘度、延伸張力（ガラスにかかる単位面積当たりの荷重）を表１に示した。
【表１】
2008129763.tif 000003
【００５３】
延伸されたガラステープを約５０ｍｍ長に切断し両面を研磨した後、表面に反射防止膜を形成した。その際の成膜工程は、洗浄・乾燥後、真空チャンバー内に複数枚の試料をセットし、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５の交互４層膜（反射防止膜）をスパッター法により試料両面に成膜するものである。これにより、反射防止効果をもたせた。【００５４】
こうして得られたガラス偏光子の光線透過率および消光比の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲における変化を図８に示した。５２０ｎｍで８０％以上の透過率および２５ｄＢ以上の消光比を有することが分かった。【００５５】
なお、消光比は、分光光度計を用いて測定した透過スペクトルの各波長における金属銀粒子の長手方向と直交する偏光面を持つ光の透過率Ｔ⊥（Ｔ１）％と金属銀粒子の長手方向と偏光面が平行な光の透過率Ｔ‖（Ｔ２）％から次式により算出した。
消光比（dＢ）＝  １０Ｌｏｇ（Ｔ⊥／Ｔ‖）
消光比（dＢ）＝  １０Ｌｏｇ（Ｔ１／Ｔ２）【００５６】
比較例１
実施例１と同一組成のガラスを、同一の溶解条件および加工条件を用いて板状ガラスを作製した。この板状ガラスを熱処理温度６２０℃で５時間処理し、塩化銀微粒子を析出させた。この板状ガラスを延伸炉にてガラス粘度１０１０．８ｐｏｉｓｅの条件下で６５０Ｋｇｆ／cm２の延伸張力を加えて延伸した。【００５７】
得られたガラステープを還元炉で水素ガスを約１．５リットル／分でフローさせながら表１に示す還元条件で還元処理を行った。約５０ｍｍ長に切断し両面を研磨した後、表面に反射防止膜を形成した。しかる後に偏光特性を測定した結果を図９に示した。５２０ｎｍにおける透過率は８０％に達しておらず、また本発明による実施例１の図８と比較すると、５２０ｎｍよりも長波長側の透過率が全体的に低いことが分かる。【００５８】
実施例２：青領域の実施例
実施例１と同じガラス組成で同様に調製したガラスプリフォームを６５０℃で５時間熱処理して塩化銀を析出させた後、４３０℃、１０時間、水素ガス気流中で還元し、さらに６６０Ｋｇｆ／ｃｍ２の条件（表１実施例２）で加熱延伸した。延伸後のガラステープを約５０ｍｍ長に切断し両面を研磨した後、実施例１と同一の手法で表面に反射防止膜を形成した。【００５９】
このような過程で作製されたガラス偏光子の偏光特性を測定した結果を図１０に示した。波長範囲は４００ｎｍ〜７００ｎｍにわたって測定した結果である。青領域の波長４３０ｎｍで有効な偏光特性を示し、波長４４０ｎｍで消光比は１０ｄＢが得られている。図４に示した先行技術に対し明確に優れた偏光特性が得られている事が判る。【００６０】
実施例３：赤領域の実施例
実施例１と同じガラス組成で同様に調製したガラスプリフォームを７００℃で５時間熱処理して塩化銀を析出させた後、４９０℃１０時間水素ガスで還元し、さらに７００Ｋｇｆ／ｃｍ２で表１実施例３に示すような条件で加熱延伸した。約５０ｍｍ長に切断し両面を研磨した後、表面に反射防止膜を形成した。しかる後に偏光特性を測定した結果を図１１に示した。【００６１】
波長範囲は４００ｎｍ〜７００ｎｍにわたって測定した結果である。５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で２０ｄＢ以上でかつ６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤領域で３０ｄＢ以上の高い消光比を示している。本発明は、このように条件を適切に設定することにより、異なる波長領域の偏光子が実現可能である。【００６２】
実施例４：可視光を含む広帯域の実施例
実施例１と同一組成、同一条件で板状ガラスを作製する。この板状ガラスを７００℃で５時間熱処理して塩化銀の粒子を析出させた。熱処理後の板ガラスの表面を研磨した後、これを還元炉で水素ガスを約１．５リットル／分でフローさせながら表１に示す還元条件、即ち４２０℃１０時間で還元処理を行い、表面付近に銀粒子を生成した。【００６３】
表面付近に銀粒子を生成した上記ガラス板を延伸炉内に垂直にセットし、プリフォームの送り速度と引取り速度をバランスさせてプリフォームを定速で下方へ送りながら加熱・延伸を行った。延伸時のガラスの粘度、延伸張力（ガラスにかかる単位面積当たりの荷重）を表１に示した。【００６４】
これまでの工程は、実施例１と同一である。次に、得られたガラステープを還元炉で水素ガスを約１．５リットル／分の割合でフローさせながら表１に示す還元条件で再度還元処理を行った。このようにして得られたガラステープを次に、約５０ｍｍ長に切断し両面を研磨した後、表面に反射防止膜を形成した。【００６５】
得られたガラス偏光子の偏光特性を測定した結果を図１２に示した。この偏光子は可視光領域の波長５００ｎｍで２５ｄＢの消光比を示すと同時に、波長２０００ｎｍまでの広い波長範囲で優れた偏光性と高い光透過率を示した。すなわち、従来技術では実現できなかった可視青色領域から近赤外に亘って偏光性を有するガラス偏光子が実現された。【００６６】
実施例５：長波長広帯域の実施例
実施例１と同じガラス組成で同様に調整したガラスプリフォームを７００℃で５時間熱処理して塩化銀を析出させた後４９０℃１０時間水素ガスで還元しさらに表１実施例５に示す条件で延伸した。次に、得られたガラステープを還元炉で水素ガスを約１．５リットル／分の割合でフローさせながら表１に示す還元条件で再度還元処理を行った。このようにして得られたガラステープを次に、約５０ｍｍ長に切断し両面を研磨した後表面に反射防止膜を成膜した。しかる後に偏光特性を測定した結果を図１３に示した。波長６００ｎｍ〜２０００ｎｍの広い範囲で３０ｄＢ以上の高い消光比と９７％以上の高い透過率を示した。【００６７】
次に、実施例１〜５（および比較例１）で得られたガラス偏光子に、５００Ｗキセノンランプを４０ｃｍ離して１５分間照射し、照射によるガラスの色の変化を目視観察すると共に、照射前後の６５０ｎｍにおける透過率の変化を測定して、フォトクロミック特性の有無を判断した。その結果、実施例１〜５（および比較例１）で得られたいずれの偏光子においても照射前後で何ら変化が観察されず、フォトクロミック特性を示さないことが確認された。これは本発明によるガラス偏光子が、紫外および可視短波長の光照射を受けても偏光特性の劣化や透過率特性の低下を引き起こすことがないことを意味する。【００６８】
以上説明したように、熱処理によりハロゲン化銀粒子を分散析出させた硼珪酸ガラスの少なくとも一部を還元し、しかる後に加熱延伸する事により、ガラス中に配向、伸長された銀粒子を生成することを特徴とする製造方法で作製したガラス偏光子は、従来の製造方法で作製したガラス偏光子に比較し下記の優れた偏光特性を有する。【００６９】
本発明によれば、青色の波長領域に於いて有効な偏光特性を示す。５００ｎｍ〜６００ｎｍの緑色の波長領域において、８０％以上の優れた光透過率と高い消光比を同時に実現する。【００７０】
また、銀およびハロゲンを含み、熱処理によりハロゲン化銀粒子が分散析出する硼珪酸ガラスの少なくとも一部を還元して金属銀粒子を生成した後に加熱延伸し、しかる後にガラス中に残存するハロゲン化銀を還元する事により、ガラス中に配向、伸長された銀粒子を生成することを特徴とするガラス偏光子の製造方法で製造したガラス偏光子は波長５００ｎｍから２０００ｎｍの波長領域の光に対して、消光比が２５ｄＢ以上の偏光特性を有する。【００７１】
さらに、ガラスの成分として銅の化合物を実質的に含有せず、かつガラス原料としてガラス酸化物組成の０.５〜５ｗｔ％に相当する分を硝酸塩で導入し溶融することによって、フォトクロミック特性を示さない偏光子を得ることができた。【００７２】
以上、本発明によれば、波長４４０ｎｍの青を含む可視光領域波長領域において、工業的に利用可能な優れた偏光子を提供することができる。それのみならず、この製造方法によれば可視光領域から近赤外領域の広い波長光に対しても優れた性能を有する偏光子が製造可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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