(57)【要約】【課題】工程追加によるリードタイムの増加、コスト上昇を抑制しながら、耐熱性を向上させた無機偏光板及びその製造方法を提供する。【解決手段】無機偏光板１は、使用帯域の波長の光に対して透明な基板１１と、基板１１上に、使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の反射膜層１２と、それぞれ反射膜層１２上に配置された複数の誘電体膜層１３と、それぞれ前記誘電体膜層１３上に配置された複数の吸収膜層１４とを備える。吸収膜層１４は、特性重視層１５と、特性重視層１５と同一の材料で構成され特性重視層１５よりも大きな消衰係数を有する耐熱重視層１６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用帯域の波長の光に対して透明な基板と、
前記基板上に、前記使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の反射膜層と、
それぞれ前記反射膜層上に配置された複数の第１の誘電体膜層と、
それぞれ前記第１の誘電体膜層上に配置された複数の吸収膜層と
を備え、
前記吸収膜層は、第１の吸収膜層と、該第１の吸収膜層と同一の材料で構成され該第１の吸収膜層よりも大きな消衰係数を有する第２の吸収膜層とを有する無機偏光板。
【請求項２】
前記第２の吸収膜層は、前記第１の吸収膜層上に配置される、請求項１に記載の無機偏光板。
【請求項３】
前記第２の吸収膜層の屈折率は、前記第１の吸収膜層の屈折率との差が前記第１の吸収膜層の屈折率の２％以内であり、前記第２の吸収層の消衰係数は、可視光全体で、前記第１の吸収層の消衰係数よりも前記第１の吸収層の消衰係数の３％から７％大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の無機偏光板。
【請求項４】
前記基板と前記反射膜層との間に第２の誘電体膜層を備える請求項１から３の何れか一項に記載の無機偏光板。
【請求項５】
使用帯域の波長の光に対して透明な基板上に反射膜層を成膜するステップと、
前記反射膜層上に第１の誘電体膜を成膜するステップと、
前記第１の誘電体膜上に吸収膜層を成膜するステップと、
前記吸収膜層の成膜後に、前記反射膜層、前記第１の誘電体膜及び前記吸収膜層を、部分的に除去し、前記基板上にグリッドパターンを形成するステップと
を含み、
前記吸収膜層を成膜するステップは、同一のスパッタターゲットを用いて、第１の成膜条件と、第１の成膜条件とは異なる第２の成膜条件とにより２段階に分けてスパッタリングにより行う無機偏光板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、前記第２の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数が、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数よりも大きくなるように選択されることを特徴とする請求項５に記載の無機偏光板の製造方法。
【請求項７】
前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、前記第２の成膜条件により形成される吸収膜層の屈折率と、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の屈折率との差が、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の屈折率の２％以内であり、前記第２の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数が、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数よりも、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の３％から７％大きくなるように選択される請求項５または６に記載の無機偏光板の製造方法。
【請求項８】
前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、設定するパラメータとして前記スパッタリングにおける放電パワーを含み、前記第２の成膜条件の放電パワーは前記第１の成膜条件の放電パワーよりも大きいことを特徴とする請求項５から７の何れか一項に記載の無機偏光板の製造方法。
【請求項９】
前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、設定するパラメータとして前記スパッタリングにおける不活性ガスの流量を含み、前記第２の成膜条件の不活性ガスの流量は前記第１の成膜条件の不活性ガスの流量よりも小さいことを特徴とする請求項５から８の何れか一項に記載の無機偏光板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、設定するパラメータとして前記スパッタリングにおけるガス圧を含み、前記第２の成膜条件のガス圧は前記第１の成膜条件のガス圧よりも小さいことを特徴とする請求項５から９の何れか一項に記載の無機偏光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機偏光板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤグリッド型の無機偏光板は、有機物を用いた偏光板に比べ、幅広い波長帯で偏光分離性能を有し、且つ、無機材料のみで構成され優れた耐熱性有している。このため、透過型液晶表示プロジェクター等の、高い信頼性、耐久性が求められる液晶表示装置において採用されている。液晶表示装置では、偏光板で反射された光が液晶パネルに戻ると、コントラストの低下が生じる。そのため、偏光板を透過しない偏光成分を吸収する吸収型偏光板が用いられる。
【０００３】
吸収型無機偏光板は、金属反射膜で構成されたワイヤグリッド上に、誘電体膜、金属吸収膜を積層し、これら全体を誘電体保護膜により覆った積層構造を有するものが知られている。近年、液晶表示装置は、その用途が拡大し、高性能化、高輝度化している。そのため、液晶表示装置を構成する偏光板にも、高い消光比や透過率等の高性能に加え、高い耐熱性が求められる。無機偏光板は、有機材料で構成された偏光板よりも優れた耐熱性を有しているが、長時間にわたり高い熱負荷にさらされると、無機偏光板を構成する金属反射膜及び金属吸収膜が、熱酸化作用を受け光学特性が変化してしまうことがある。そのため、無機偏光板の耐熱性を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１によれば、金属反射膜を構成する金属の酸化物からなる誘電体層、及び、金属吸収膜を構成する物質の酸化物とからなる誘電体層により、それぞれ、金属反射膜及び金属吸収膜を覆っている。こうすることで、特許文献１に記載の発明では、使用時の偏光素子温度が上昇しても、金属反射膜及び金属吸収膜の表面の酸化膜が成長しにくく、無機偏光板の光学特性変動を抑えている。特許文献１では、表面酸化の方法として、酸素含有雰囲気（オゾンガス雰囲気中）で紫外光を照射し、低温で酸化膜を形成している。
【０００５】
また、特許文献２によれば、基板上に金属（Ａｌ）からなるグリッドを形成し、ドライ酸素雰囲気の電気炉中で５００°Ｃで熱処理することによって、表面を酸化させ保護膜としている。これにより、特許文献２に記載の発明では、使用時に偏光素子温度が上昇しても、金属格子の酸化膜成長を抑えて、無機偏光板の光学特性の変動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−９８４６９号公報
【特許文献２】特開平１０−７３７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術では、表面酸化層を形成するために、オゾンガス雰囲気中で紫外光を照射したり、５００°Ｃ以上の温度で熱処理を行ったりするため、工程追加によるリードタイムの増加や、コストの上昇等の問題点があった。また、高温で熱処理する場合は、基板のワレや変形が生じることも懸念される。
【０００８】
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、無機偏光板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、吸収膜層を第１の吸収膜層と、第１の吸収膜層よりも大きな消衰係数を有する第２の吸収膜層とにより構成することにより、目標とする特性を維持しながら無機偏光板の耐熱性が向上することを見出し、本発明の完成に至った。
【００１０】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、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＞使用帯域の波長の光に対して透明な基板と、前記基板上に、前記使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の反射膜層と、それぞれ前記反射膜層上に配置された複数の第１の誘電体膜層と、それぞれ前記第１の誘電体膜層上に配置された複数の吸収膜層とを備え、前記吸収膜層は、第１の吸収膜層と、該第１の吸収膜層と同一の材料で構成され該第１の吸収膜層よりも大きな消衰係数を有する第２の吸収膜層とを有する無機偏光板である。
該＜１＞に記載の無機偏光板において、前記吸収膜層は、第１の吸収膜層と、該第１の吸収膜層と同一の材料で構成され該第１の吸収膜層よりも大きな消衰係数を有する第２の吸収膜層とを有することにより、吸収膜層が第１の吸収膜層のみで形成される場合に比べ、無機偏光板の耐熱性を向上させることができる。
＜２＞前記第２の吸収膜層は、前記第１の吸収膜層上に配置される、＜１＞に記載の無機偏光板である。
＜３＞前記第２の吸収膜層の屈折率は、前記第１の吸収膜層の屈折率との差が前記第１の吸収膜層の屈折率の２％以内であり、前記第２の吸収層の消衰係数は、可視光全体で、前記第１の吸収層の消衰係数よりも前記第１の吸収層の消衰係数の３％から７％大きいことを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の無機偏光板である。
＜４＞前記基板と前記反射膜層との間に第２の誘電体膜層を備える＜１＞から＜３＞の何れかに記載の無機偏光板である。
＜５＞使用帯域の波長の光に対して透明な基板上に反射膜層を成膜するステップと、前記反射膜層上に第１の誘電体膜を成膜するステップと、前記第１の誘電体膜上に吸収膜層を成膜するステップと、前記吸収膜層の成膜後に、前記反射膜層、前記第１の誘電体膜及び前記吸収膜層を、部分的に除去し、前記基板上にグリッドパターンを形成するステップとを含み、前記吸収膜層を成膜するステップは、同一のスパッタターゲットを用いて、第１の成膜条件と、第１の成膜条件とは異なる第２の成膜条件とにより２段階に分けてスパッタリングにより行う無機偏光板の製造方法である。
＜６＞前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、前記第２の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数が、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数よりも大きくなるように選択されることを特徴とする＜５＞に記載の無機偏光板の製造方法である。
＜７＞前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、前記第２の成膜条件により形成される吸収膜層の屈折率と、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の屈折率との差が、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の屈折率の２％以内であり、前記第２の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数が、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の消衰係数よりも、前記第１の成膜条件により形成される吸収膜層の３％から７％大きくなるように選択される＜５＞または＜６＞に記載の無機偏光板の製造方法である。
＜８＞前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、設定するパラメータとして前記スパッタリングにおける放電パワーを含み、前記第２の成膜条件の放電パワーは前記第１の成膜条件の放電パワーよりも大きいことを特徴とする＜５＞から＜７＞の何れかに記載の無機偏光板の製造方法である。
＜９＞
前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、設定するパラメータとして前記スパッタリングにおける不活性ガスの流量を含み、前記第２の成膜条件の不活性ガスの流量は前記第１の成膜条件の不活性ガスの流量よりも小さいことを特徴とする＜５＞から＜８＞の何れかに記載の無機偏光板の製造方法である。
＜１０＞前記第１の成膜条件と前記第２の成膜条件とは、設定するパラメータとして前記スパッタリングにおけるガス圧を含み、前記第２の成膜条件のガス圧は前記第１の成膜条件のガス圧よりも小さいことを特徴とする＜５＞から＜９＞の何れかに記載の無機偏光板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、耐熱性を向上させることができる、無機偏光板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る無機偏光板の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無機偏光板の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】吸収膜層の成膜条件の一例を示す図である。
【図４】金属吸収層の耐熱試験で使用したテストピースの構造を示す図である。
【図５】耐熱試験における吸収膜層の成膜条件を示す図である。
【図６】吸収膜層の耐熱試験の結果を示す図である。
【図７】実施例及び比較例に係る偏光板の２５０°Ｃ耐熱試験における経過時間と吸収軸反射率との相関関係を示すグラフである。
【図８】実施例及び比較例に係る偏光板の３００°Ｃ耐熱試験における経過時間と吸収軸反射率との相関関係を示すグラフである。
【図９】実施例における耐用期間の延長効果を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る無機偏光板及びその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更又は変形が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。
【００１４】
＜１．無機偏光板の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る無機偏光板１の断面図である。図１において、紙面の右方向をＸ方向、上方向をＺ方向、紙面に垂直に奥から手前方向をＹ方向とする。無機偏光板１は、少なくとも、使用帯域の光に対して透明且つ図１においてＸＹ平面に平行な基板１１と、前記基板１１上に、使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列されたＹ方向に延びる複数の線状の反射膜層１２と、それぞれ反射膜層１２上にＺ方向に積層して配置された複数の誘電体膜層１３と、それぞれ誘電体膜層１３上にＺ方向に積層して配置された複数の吸収膜層１４とを備える。吸収膜層１４は、特性重視層１５（第１の吸収膜層）と、特性重視層１５上Ｚ方向に積層され、特性重視層１５と同一の材料で構成され特性重視層１５よりも大きな消衰係数ｋを有する耐熱重視層１６（第２の吸収膜層）とを有する。無機偏光板１は、更に、必要に応じて、基板１１と反射膜層１２との間に成膜された誘電体膜層１７（第２の誘電体膜層）、無機偏光板１への光の入射面側を覆う誘電体保護膜層１８、及び、その他の部材を含む。即ち、偏光素子１は、基板１１側から少なくとも反射膜層１２と誘電体膜層１３と吸収膜層１４とがこの順に積層されたＹ方向に延びる凸部が、基板１１上にＸ方向に一定間隔に並んだ一次元格子状のワイヤグリッド構造を有する。
【００１５】
吸収膜層１４は金属、半導体など光学定数の消衰定数が零でない、即ち光吸収作用を持つ物質である。誘電体保護膜１８は、必要に応じて、光学特性の変化が応用上影響を与えない範囲で、偏光素子１の最上部に耐湿性などの信頼性改善の目的でＳｉＯ２などを堆積して形成することができる。
【００１６】
そして、無機偏光板１は、透過、反射、干渉、光学異方性による偏光波の選択的光吸収の４つの作用を利用することで、反射膜層１２の格子に平行な電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、格子に垂直な電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。
【００１７】
図１において、使用帯域の波長の光は、Ｚ方向に沿って図１の上から下方向へ入射する。入射したＴＥ波は、吸収膜層１４の光吸収作用によって減衰される。格子状の反射膜層１２は、ワイヤグリッドとして機能し、吸収膜層１４及び誘電体膜層１３を透過したＴＥ波を反射する。また、誘電体膜層１３の厚さ及び屈折率を適宜調整することによって、反射膜層１２で反射したＴＥ波は、吸収膜層１４を透過する際に一部は吸収され、一部は反射し、反射膜層１２に戻る。また、吸収膜層１４を通過した光は干渉して減衰する。以上のようにして、偏光素子１は、ＴＥ波の選択的減衰を行うことにより、所望の偏光特性を得ることができる。
【００１８】
吸収膜層１４は、特性重視層１５と耐熱重視層１６を含んで構成される。特性重視層１５と耐熱重視層１６とは、スパッタ法で積層したものであり、同一のスパッタ装置及び同一のスパッタターゲットを用いながら、成膜条件を切り替えることにより、同種金属材料により形成されたものである。特性重視層１５は、無機偏光板１に要求される仕様に基づいて、成膜条件が決定される。これに対し、耐熱重視層１６は、成膜条件を変更してスパッタ粒子の平均自由工程を長くし、より緻密性が高く耐熱性の高い吸収膜として成膜される。結果として得られる本実施形態の耐熱重視層１６は、材料の持つ光学的な屈折率ｎを同等に保ちながら、消衰係数ｋが可視域全体で特性重視層１５の消衰係数ｋよりも３％〜７％大きくなる。耐熱性を向上させた耐熱重視層１６で、特性重視層１５の表層を覆うことにより、吸収膜層１４の熱酸化による影響を抑制し、無機偏光板１全体の耐熱性を高めることができる。
【００１９】
［基板］
基板１１は、使用帯域の光に対して透明で、屈折率が１．１〜２．２の材料、例えば、ガラス、サファイア、水晶などで構成されている。本実施の形態では、基板１１の構成材料として、熱伝導性の高い水晶やサファイア基板を用いることが好ましい。これにより、強い光に対して高い耐光性を有することとなり、例えば、発熱量の多いプロジェクターの光学エンジン用の偏光板として有用となる。
【００２０】
また、基板１１が水晶のような光学活性の結晶からなる場合、結晶の光学軸に対して平行方向又は垂直方向に格子状凸部を配置することにより、優れた光学特性を得ることができる。ここで、光学軸とは、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。
【００２１】
なお、無機偏光板１の用途によっては、ガラス、特に、石英（屈折率１．４６）やソーダ石灰ガラス（屈折率１．５１）を用いてもよい。ガラス材料の成分組成は特に制限されず、例えば光学ガラスとして広く流通しているケイ酸塩ガラスなどの安価なガラス材料を用いることができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
また、基板１１の出射側（図１においてＺ軸の負の方向）の面には、図示していないが、使用帯域の光に対する反射防止膜（ＡＲコート）を施すことが好ましい。
【００２３】
［誘電体膜層］
誘電体膜層１７は、例えばＳｉＯ２から形成され、透過率の向上を目的として、基板１１上の入射側（図１においてＺ軸の正の方向）の面に形成される。
【００２４】
［反射膜層］
反射膜層１２は、誘電体膜層１７上に吸収軸であるＹ方向に帯状に延びた金属薄膜が配列されてなるものである。即ち、反射膜層１２は、ワイヤグリッド型偏光子としての機能を有し、基板１１のワイヤグリッドが形成された面に向かって入射した光のうち、ワイヤグリッドの長手方向に平行な方向（Ｙ方向）に電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、ワイヤグリッドの長手方向と直交する方向（Ｘ方向）に電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。
【００２５】
反射膜層１２の構成材料には、使用帯域の光に対して反射性を有する材料であれば特に制限されず、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅなどの金属単体もしくはこれらを含む合金あるいは半導体材料を用いることができる。
【００２６】
［誘電体膜層］
誘電体膜層１３は、吸収膜層１４で反射した偏光に対して、吸収膜層１４を透過し、反射膜層１２で反射した当該偏光の位相が半波長ずれる膜厚で形成されている。具体的な膜厚は、偏光の位相を調整し、干渉効果を高めることが可能な１〜５００ｎｍの範囲で適宜設定される。吸収膜層１４が反射した光を吸収するため、膜厚が最適化されていなくてもコントラストの向上が実現できるので、膜厚は、実用上は、所望の偏光特性と実際の作製工程の兼ね合いで決定して構わない。
【００２７】
誘電体膜層１３を構成する材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、酸化ベリリウム、酸化ビスマス、等の金属酸化物、ＭｇＦ２、氷晶石、ゲルマニウム、二酸化チタン、ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化ボロン、酸化ボロン、酸化タンタル、炭素並びにそれらの組み合わせなどの一般的な材料を用いることができる。また、誘電体膜層１３の屈折率は、１．０より大きく２．５以下とすることが好ましい。
【００２８】
［吸収膜層］
吸収膜層１４は、同一の材料からなる特性重視層１５と耐熱重視層１６との積層構造からなる。吸収膜層１４の積層構造は、同一のスパッタリングターゲットを用い、成膜条件を変更することにより形成することができる。耐熱重視層１６は特性重視層１５に比べて、膜の緻密性が高く消衰係数が大きい。消衰係数ｋが大きければ、熱負荷により光学性能が劣化するまでに係る時間が長くなる。
【００２９】
吸収膜層１４の材料は、金属、半導体など光吸収作用を持つ物質の１種以上から構成され、適用される光の波長範囲によって選択される。金属材料としては、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ単体もしくはこれらを含む合金が挙げられる。また、半導体材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、ＺｎＯ、シリサイド材料（β−ＦｅＳｉ２、ＭｇＳｉ２、ＮｉＳｉ２、ＢａＳｉ２、ＣｒＳｉ２、ＣｏＳｉ２、ＴａＳｉ等）などが挙げられる。これにより、偏光素子１は、適用される可視光域に対して高い消光比を備えることができる。
【００３０】
なお、半導体材料を用いる場合、吸収作用に半導体のバンドギャップエネルギーが関与するため、バンドギャップエネルギーが使用帯域以下であることが必要である。例えば、可視光で使用する場合、波長４００ｎｍ以上での吸収、即ちバンドギャップとしては３．１ｅＶ以下の材料を使用する必要がある。
【００３１】
［誘電体保護膜層］
また、偏光素子１は、図１に示すように、グリッドパターン面側（光の入射側）に誘電体保護膜層１８を備える。
【００３２】
このような構成の無機偏光板１によれば、透過、反射、干渉、偏光波の選択的光吸収の４つの作用を利用することで、反射膜層１２の格子に平行な電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、格子に垂直な電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させることができる。即ち、ＴＥ波は、吸収膜層１４の偏光波の選択的光吸収作用によって減衰され、吸収膜層１４及び誘電体膜層１３を透過したＴＥ波は、ワイヤグリッドとして機能する格子状の反射膜層１２によって反射される。ここで、誘電体膜層１３の厚さ、屈折率を適宜調整することによって、反射膜層１２で反射したＴＥ波について、吸収膜層１４を透過する際に一部を反射し、反射膜層１２に戻すことができ、また、吸収膜層１４を通過した光を干渉により減衰させることができる。以上のようにしてＴＥ波の選択的減衰を行うことにより、所望の偏光特性を得ることができる。
【００３３】
また、吸収膜層１４は、特性重視層１５と耐熱重視層１６とによって構成されているので、無機偏光板１に要求される吸収軸透過率や吸収軸反射率等の特性値を満たすように特性重視層１５を設計し、更に、耐熱性に優れた耐熱重視層１６により特性重視層１５の表面を覆っている。これによって、特性重視層１５により光学性能を確保しながら、耐熱重視層１６によって、熱酸化による特性変動を抑制した吸収膜層１４を提供できる。
【００３４】
＜無機偏光板の製造方法＞
次に、図２のフローチャートを用いて無機偏光板１の製造方法について説明する。
【００３５】
まず、基板１上に、スパッタ法等で誘電体膜層１７、反射膜層１２を積層していく。このときの基板１１の形状は、予め指定された寸法でも、φ６インチやφ８インチのウェーハ形状でも良い。初めに基板１１上に誘電体膜層１７を設け（ステップＳ０１）、次に、誘電体膜層１７上に反射膜層１２を設ける（ステップＳ０２）。更に、反射膜層１２上に誘電体膜層１３を設ける（ステップＳ０３）。次に、光学吸収特性を有する吸収膜層１４を設ける。吸収膜層１４の成膜プロセスにおいて、成膜条件を切り替えることにより、同じ金属材料による特性重視層１５と耐熱重視層１６とを２段階に分けて順に形成する（ステップＳ０４、ステップＳ０５）。
【００３６】
ステップＳ０４においては、特性重視層１５は、無機偏光板１に要求される特性に基づいて選択された成膜条件である特性重視条件（第１の成膜条件）によりスパッタリングを行い成膜する。次に、ステップＳ０５においては、耐熱重視層１６は、特性重視層１５と同一のスパッタターゲットを用い、特性重視層１５の成膜条件に比べて、スパッタ粒子の平均自由工程が長くなるように選択された成膜条件である耐熱重視条件（第２の成膜条件）により成膜する。このようにすることによって、材料の有する光学的な屈折率ｎを同等、具体的には、特性重視層１５の屈折率との差を特性重視層１５の屈折率の２％以内に保ちながら、消衰係数ｋを可視光域全体で３％〜７％向上させている。ステップＳ０４とステップＳ０５とにおいて、特性重視層１５と耐熱重視層１６とは、同一材料を成膜条件の異なる２元スパッタ装置で形成することができる。
【００３７】
図３に成膜条件の例を示す。スパッタ装置としてはシンクロン社製のＢＭＳ−８５０を使用した。図３では、特性重視条件におけるスパッタ装置の放電パワー、不活性ガスとして使用するＡｒ（アルゴン）ガスの流量、及び、スパッタリングガス圧の各成膜条件、並びに、成膜速度を１００％とし、耐熱重視条件での各対応する成膜条件及び成膜速度を単位を％として相対的に表している。平均自由工程を長くするため、耐熱重視条件における放電パワーは、特性重視条件の放電パワーに比べて大きいことが好ましい。同様に、耐熱重視条件のＡｒガスの流量及びガス圧は、特性重視条件のＡｒガスの流量及びガス圧よりも低いことが好ましい。
【００３８】
図３の例では、耐熱重視層１６の放電パワーを特性重視層１５の放電パワーよりも１５％大きくし、Ａｒガス流量は特性重視層１５のＡｒガス流量の８０％に設定する。また、ガス圧は、スパッタ装置のメインバルブ開度（ＭＶ開度）を調整することにより調整することができる。メインバルブ開度が大きいほどスパッタ装置内のＡｒガスのガス圧は低くなる。図３の例では、特性重視層１５を成膜する際のメインバルブ開度は７５％に設定し、耐熱重視層１６を成膜する際のメインバルブ開度は９０％に設定する。これらによって、成膜速度が特性重視層１５の成膜速度から８％向上する。
【００３９】
ステップＳ０５の後、誘電体膜層１７、反射膜層１２、誘電体膜層１３及び吸収膜層１４等が成膜された基板１１に、レジストを塗布し、露光及び現像を行い、レジストによる格子状のパターンを形成する（ステップＳ０６）。次にドライエッチングやウェットエッチングにより、レジストによるグリッドパターンを下層の積層膜に転写させ（ステップＳ０７）、グリッドを形成する。最後に、グリッドパターン面側に、ＣＶＤ成膜等により、誘電体保護膜層１８を形成する（ステップＳ０８）。誘電体保護膜層１８は設けなくてもよく、その場合は、ステップＳ０８は行わない。
【００４０】
上記無機偏光板１の製造方法によれば、特性重視層１５と耐熱重視層１６とを、同一の成膜装置で連続して形成、積層することが可能であり、リードタイムが大きく変わることなく、且つ、グリッドパターンを形成する前に処理できることから、グリッドを損傷することもない。したがって、工程追加によるリードタイムの増加や、コストの上昇等を招くことなく、耐熱性に優れた耐熱重視層１６を、最表層または誘電体保護膜層１８の直下の層に持つ無機偏光板１を製造することが可能になる。また、表面酸化層を形成するために、紫外線の照射や５００°Ｃ以上の温度で加熱する必要が無いので、基板１１にワレや変形が生じたり、グリッドパターンに損傷を与えたりすることもない。
【実施例】
【００４１】
＜簡易テストによる耐熱試験＞
本実施形態に係る無機偏光板１を評価するに当たり、まず、ガラス基板上に吸収膜層を直接成膜したテストピースの熱負荷による性能の変化を試験した。図４は試験を行ったテストピースの構造を示す図であり、図５は、耐熱試験における吸収膜層の成膜条件である。図６は、その耐熱試験の結果を示すグラフである。この簡易テストは、単層吸収膜層の熱酸化による膜質変動を評価するものである。膜質変動は、屈折率の低下による反射率の変動として測定される。同様の吸収膜層を偏光板に適用した場合、熱酸化による屈折率の変動は位相差変動を生じ反射率の変動として観察される。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、ガラス（Ｂ２７０）基板２１上に特性重視層２２と耐熱重視層２３とを積層した試験用のテストピース２０ａと、図４（ｂ）の基板２１上に特性重視層２２のみを成膜した比較用のテストピース２０ｂとを用意し、耐熱試験を行った。
【００４３】
図５に示すように、比較用のテストピース２０ｂの特性重視層２２の成膜条件の各パラメータを基準とするとき、テストピース２０ａの特性重視層２２成膜時の各パラメータは、比較用のテストピース２０ｂの各パラメータと同じに設定する。一方、テストピース２０ａでは、耐熱重視層２３を積層するときは、特性重視層２２の成膜条件と比較して、放電パワーを１１５％、Ａｒガス流量を８０％とした。また、特性重視層２２の成膜条件におけるメインバルブ開度の７５％に対し、耐熱重視層２３の成膜条件におけるメインバルブ開度を９０％とした。その結果、耐熱重視層２３の成膜速度は、特性重視層２２の成膜速度の１０８％となった。また、テストピース２０ａにおいて、耐熱重視層２３と特性重視層２２との膜厚比は、２５％：７５％となるように調整した。
【００４４】
これらのテストピース２０ａ、２０ｂを２５０°Ｃに加熱したオーブンに所定時間放置後、分光測定によってｎ偏光による反射率変動を確認した。図６は、横軸に加熱時間を、縦軸にｎ偏光反射率を示している。ｎ偏光反射率は、ｐ偏光とｓ偏光との反射率の平均を意味する。反射率は、テストピース２０ａ、２０ｂに入射角度５度で入射した光に対して測定している。５００時間加熱後の結果から、特性重視層２２と耐熱重視層２３との２層構造の吸収膜層を備えるテストピース２０ａの方が、特性重視層２２のみの場合と比較して、熱負荷による反射率変動を、約５０％改善できることが確認された。したがって、テストピース２０ａでは、膜の緻密性を上げた耐熱重視層２３によって熱酸化が抑制され、熱酸化による性能劣化を遅らせているものと評価できる。
【００４５】
＜無機偏光板の耐熱試験＞
次に、上記簡易テストと同条件（即ち、図５に示した条件）で、２種類の吸収膜層１４を成膜した無機偏光板１を作成し、耐熱試験を行った。特性変動を確認するために、吸収軸反射率（Ｒｓ）を、分光測定器を使用して可視光波長で評価した。
【００４６】
図７は、２５０°Ｃに加熱したオーブンに最大２０００時間まで放置した際の、吸収軸反射率（Ｒｓ）の変動量を示している。また、図８は、３００°Ｃに加熱したオーブンに最大２０００時間まで放置した際の、吸収軸反射率（Ｒｓ）の変動を示している。図７及び図８において、横軸は加熱開始からの積算時間（時間）を示し、縦軸は吸収軸反射率（Ｒｓ）の変化量（％）を示す。また、実線は耐熱重視層／特性重視層の２層構造の吸収膜層を有する無機偏光板のグラフであり、破線は特性重視層１層のみの金属吸収層を有する無機偏光板のグラフである。
【００４７】
図７及び図８の何れにおいても、吸収膜層１４を特性重視層１５のみで構成した場合と比較して、特性重視層１５と耐熱重視層１６との割合を２５％：７５％として、耐熱重視層１６を特性重視層１５の上に設けた無機偏光板の方が、吸収軸反射率（Ｒｓ）の変化量が小さい。特に、５００時間経過までは、吸収膜層１４を特性重視層１５と耐熱重視層１６との２層で構成した方が、吸収軸反射率（Ｒｓ）の変化を抑制することができた。
【００４８】
図９は、本実施形態の効果を説明するために、図８の一部を拡大して加筆したものである。吸収軸反射率（Ｒｓ）の許容可能な変動量の上限を１０％とするとき、吸収膜層１４が特性重視層１５のみで構成される場合は、積算時間が約４６０時間でこの上限に達する。一方、吸収膜層１４が特性重視層１５と耐熱重視層１６との２層から構成される場合は、約６２０時間で、この上限値に達する。したがって、本実施形態の無機偏光板１は、耐用期間を約１．３５倍まで延長する効果が期待できる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、実施例において、耐熱重視層の成膜条件を、特性重視層の成膜条件と比較して、放電パワーを１５％大きくし、不活性ガス流量を８０％とした。また、特性重視層の成膜条件におけるメインバルブ開度を７０％としたのに対して、耐熱重視層の成膜条件におけるメインバルブ開度を９０％とした。しかし、耐熱重視層の成膜上条件はこれに限られない。特性重視層の成膜条件と比較して、放電パワーを大きくすること、不活性ガスの流量を減少させること、及び、ガス圧を減少させることの少なくとも何れかによって、消衰係数ｋを相対的に大きくし、耐熱性を高めることが期待できる。また、実施例の結果から、特性重視層の成膜条件から放電パワーを１５％以上増加し、特性重視層の成膜条件から不活性ガス流量を８０％以下とし、メインバルブ開度を９０％以上とすることによって、耐熱性の高い耐熱重視層を成膜できることが期待できる。
【符号の説明】
【００５０】
１    無機偏光板
１１    基板
１２    反射膜層
１３    誘電体膜層
１４    吸収膜層
１５    特性重視層
１６    耐熱重視層
１７    誘電体膜層
１８    誘電体保護膜層
２１    基板
２２    特性重視層
２３    耐熱重視層
【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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