(57)【要約】【課題】耐水性、耐湿性、及び防汚性を有し、長寿命で信頼性が向上した微細構造体及びその製造方法、並びに光学機器を提供すること。【解決手段】透明基板１０上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで形成された格子１２を有する素子２と、素子２の表面を覆う撥水層３と、を備える微細構造体１であって、撥水層３は、素子２側から順に、シリカからなるシリカ層１３と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層１４と、を有する微細構造体１である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子本体上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで形成された格子又は凹凸を有する素子と、前記素子の表面を覆う撥水層と、を備える微細構造体であって、
前記撥水層は、前記素子側から順に、シリカからなるシリカ層と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層と、を有する微細構造体。
【請求項２】
前記微細構造体の表面における水の接触角が１００度以上１８０度以下の超撥水性を有する請求項１に記載の微細構造体。
【請求項３】
前記微細構造体の表面における水の接触角が１５０度以上の超撥水性を有する請求項２に記載の微細構造体。
【請求項４】
前記シリカ層は、厚みが２０ｎｍ以下である請求項１から３いずれかに記載の微細構造体。
【請求項５】
前記シランカップリング層は、フッ素を含む請求項１から４いずれかに記載の微細構造体。
【請求項６】
前記格子は、前記素子本体と同一材料で構成される請求項１から５いずれかに記載の微細構造体。
【請求項７】
前記格子は、前記素子本体と異なる材料で構成される請求項１から５いずれかに記載の微細構造体。
【請求項８】
前記格子の高さは、１０ｎｍ以上である請求項１から７いずれかに記載の微細構造体。
【請求項９】
前記素子は、偏光機能及び反射防止機能のうち少なくとも一方を有する請求項１から８いずれかに記載の微細構造体。
【請求項１０】
請求項１から９いずれかに記載の微細構造体の製造方法であって、
可視光の波長よりも短いピッチの格子又は凹凸を有する素子を形成する素子形成工程と、
前記素子形成工程により形成された素子の表面に、シリカからなるシリカ層を形成するシリカ層形成工程と、
前記シリカ層形成工程により形成されたシリカ層の表面に、シランカップリング剤からなるシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、を有する微細構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から９いずれかに記載の微細構造体を備える光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造体及びその製造方法、並びに光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐水性、耐湿性、及び防汚性を有する微細構造として、撥水膜を備える種々の微細構造が知られている。例えば、透明基板上に撥水膜の形成部と非形成部とを設ける技術（例えば、特許文献１参照）や、基板表面に有機系撥水膜を設け、その濃度が異なる領域を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、下層が疎水基を有するポリマーからなり、上層がフッ素含有シランカップリング剤からなる撥水性及び撥油性を有する層を有する物品が開示されている（例えば、特許文献３参照）。この物品によれば、超撥水性／撥油性が発現するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３６７５７２号公報
【特許文献２】特開２０１５−４７８３２号公報
【特許文献３】特開２００７−１９６３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、撥水膜の形成部と非形成部の境界部で撥水膜形成用塗布溶液と溶剤とを混合させるものであり、これを細かいパターンで制御するのは困難である。
【０００６】
また、特許文献２の技術は、インクジェットヘッドノズルへのインクの付着防止を目的としたものであり、水滴が全く着滴しない超撥水状態の撥水膜ではない。そのため、劣化は避けられず、長期的な信頼性は無い。
【０００７】
また、特許文献３の技術では、下層がポリマーからなる有機系の撥水膜を形成するものであり、耐熱性に難がある。そのため、例えば光学機器等に適用した場合には劣化は避けられず、長期的な信頼性は無い。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐水性、耐湿性、及び防汚性を有し、長寿命で信頼性が向上した微細構造体及びその製造方法、並びに光学機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するため本発明は、素子本体（例えば、後述の透明基板１０）上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで形成された格子（例えば、後述の格子１２）又は凹凸を有する素子（例えば、後述の素子２）と、前記素子の表面を覆う撥水層（例えば、後述の撥水層３）と、を備える微細構造体（例えば、後述の微細構造体１）であって、前記撥水層は、前記素子側から順に、シリカからなるシリカ層（例えば、後述のシリカ層１３）と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層（例えば、後述のシランカップリング層１４）と、を有する微細構造体を提供する。
【００１０】
（２）  （１）に記載の微細構造体において、前記微細構造体の表面における水の接触角が１００度以上１８０度以下の超撥水性を有していてよい。
【００１１】
（３）  （２）に記載の微細構造体において、前記微細構造体の表面における水の接触角が１５０度以上の超撥水性を有していてよい。
【００１２】
（４）  （１）から（３）いずれかに記載の微細構造体において、前記シリカ層は、厚みが２０ｎｍ以下であってよい。
【００１３】
（５）  （１）から（４）いずれかに記載の微細構造体において、前記シランカップリング層は、フッ素を含んでいてよい。
【００１４】
（６）  （１）から（５）いずれかに記載の微細構造体において、前記格子は、前記素子本体と同一材料で構成されていてよい。
【００１５】
（７）  （１）から（５）いずれかに記載の微細構造体において、前記格子は、前記素子本体と異なる材料で構成されていてよい。
【００１６】
（８）  （１）から（７）いずれかに記載の微細構造体において、前記格子の高さは、１０ｎｍ以上であってよい。
【００１７】
（９）  （１）から（８）いずれかに記載の微細構造体において、前記素子は、偏光機能及び反射防止機能のうち少なくとも一方を有していてよい。
【００１８】
（１０）  （１）から（９）いずれかに記載の微細構造体の製造方法であって、可視光の波長よりも短いピッチの格子又は凹凸を有する素子を形成する素子形成工程と、前記素子形成工程により形成された素子の表面に、シリカからなるシリカ層を形成するシリカ層形成工程と、前記シリカ層形成工程により形成されたシリカ層の表面に、シランカップリング剤からなるシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、を有する微細構造体の製造方法を提供する。
【００１９】
（１１）  また、（１）から（９）いずれかに記載の微細構造体を備える光学機器を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、耐水性、耐湿性、及び防汚性を有し、長寿命で信頼性が向上した微細構造体及びその製造方法、並びに光学機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る微細構造体の構成を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態に係る微細構造体の構成を示す断面図である。
【図３】θ／２法を説明するための図である。
【図４Ａ】上記実施形態の変形例１に係る微細構造体の構成を示す斜視図である。
【図４Ｂ】上記実施形態の変形例２に係る微細構造体の構成を示す斜視図である。
【図４Ｃ】上記実施形態の変形例３に係る微細構造体の構成を示す斜視図である。
【図４Ｄ】上記実施形態の変形例４に係る微細構造体の構成を示す斜視図である。
【図４Ｅ】上記実施形態の変形例５に係る微細構造体の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
［微細構造体］
本発明の一実施形態に係る微細構造体は、本発明の微細構造体を偏光板に適用したものである。具体的には、本実施形態に係る微細構造体は、ワイヤグリッド構造を有する無機偏光板であって、素子本体上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで形成された格子を有する素子と、この素子の表面を覆う撥水層と、を備える。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る微細構造体１の構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る微細構造体１の構成を示す断面図である。
図１及び図２に示すように、微細構造体１は、ワイヤグリッド構造１１を有し、素子本体としての透明基板１０上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチ（周期）で形成された格子１２を有する素子２と、この素子２の表面を覆う撥水層３と、を備える。
【００２５】
ここで、図１及び図２に示すように格子１２の延在する方向（所定方向）を、Ｙ軸方向と称する。また、Ｙ軸方向に直交し、透明基板１０の主面に沿って格子１２が配列する方向を、Ｘ軸方向と称する。この場合、微細構造体１に入射する光は、透明基板１０の格子１２が形成されている側において、好適にはＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向から入射する。
【００２６】
微細構造体１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つの作用を利用することで、Ｙ軸方向に平行な電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、Ｘ軸方向に平行な電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。従って、Ｙ軸方向が微細構造体１の吸収軸の方向であり、Ｘ軸方向が微細構造体１の透過軸の方向である。
【００２７】
図２に示すように、素子２は、使用帯域の光に透明な透明基板１０と、透明基板１０の一方の面上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで一次元状に配列されて所定方向に延在する格子１２と、を備える。
【００２８】
透明基板１０としては、使用帯域の光に対して透光性を示す基板であれば特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。「使用帯域の光に対して透光性を示す」とは、使用帯域の光の透過率が１００％であることを意味するものではなく、偏光板としての機能を保持可能な透光性を示せばよい。使用帯域の光としては、例えば、波長３８０ｎｍ〜８１０ｎｍ程度の可視光が挙げられる。
【００２９】
透明基板１０の主面形状は特に制限されず、目的に応じた形状（例えば、矩形形状）が適宜選択される。透明基板１０の平均厚みは、例えば、０．３ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。
【００３０】
透明基板１０の構成材料としては、屈折率が１．１〜２．２の材料が好ましく、ガラス、水晶、サファイア等が挙げられる。コスト及び透光率の観点からは、ガラス、特に石英ガラス（屈折率１．４６）やソーダ石灰ガラス（屈折率１．５１）を用いることが好ましい。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等の安価なガラス材料を用いることができる。
【００３１】
また、熱伝導性の観点からは、熱伝導性が高い水晶やサファイア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が得られ、発熱量の多いプロジェクタの光学エンジン用の偏光板として好ましく用いられる。
【００３２】
なお、水晶等の光学活性の結晶からなる透明基板を用いる場合には、結晶の光学軸に対して平行方向又は垂直方向に格子１２を配置することが好ましい。これにより、優れた光学特性が得られる。ここで、光学軸とは、その方向に進む光のＯ（常光線）とＥ（異常光線）の屈折率の差が最小となる方向軸である。
【００３３】
格子１２は、透明基板１０から垂直に延びる四角柱状に形成される。格子１２は、透明基板１０側から順に、いずれも図示しない反射層と、誘電体層と、吸収層と、が積層されて構成される。即ち、本実施形態に係る微細構造体１では、格子１２は素子本体としての透明基板１０とは異なる材料で構成されている。
【００３４】
そのため、微細構造体１の格子１２が形成された側から入射した光は、吸収層及び誘電体層を通過する際に一部が吸収されて減衰する。吸収層及び誘電体層を透過した光のうち、偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））は高い透過率で反射層を透過する。一方、吸収層及び誘電体層を透過した光のうち、偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））は反射層で反射される。反射層で反射されたＴＥ波は、吸収層及び誘電体層を通過する際に一部は吸収され、一部は反射して反射層に戻る。また、反射層で反射されたＴＥ波は、吸収層及び誘電体層を通過する際に干渉して減衰する。以上のようにして、微細構造体１は、ＴＥ波の選択的減衰を行うことにより、所望の偏光特性が得られる。
【００３５】
ここで、格子１２の高さとは、透明基板１０の主面に垂直な方向の寸法を意味し、格子１２の幅とは、格子１２の延びる方向に沿うＹ軸方向から見たときに、高さ方向に直交するＸ軸方向の寸法を意味する。また、微細構造体１を格子１２の延びる方向に沿うＹ軸方向から見たときに、格子１２のＸ軸方向の繰り返し間隔をピッチＰと称する。
【００３６】
格子１２の高さは、１０ｎｍ以上であることが好ましい。格子１２の高さが１０ｎｍ以上であることにより、所望の光学特性が得られるとともに、より確実に超撥水性が発現する。この格子１２の高さは、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡で観察することにより測定することができる。例えば、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を用いて、任意の４箇所について格子１２の高さを測定し、その算術平均値を格子１２の高さとすることができる。以下、この測定方法を電子顕微鏡法と称する。
【００３７】
格子１２の幅は、３５〜４５ｎｍであることが好ましい。格子１２の幅がこの範囲内であることにより、所望の光学特性が得られるとともに、より確実に超撥水性が発現する。この格子１２の幅は、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。
【００３８】
格子１２のピッチＰは、使用帯域の光の波長よりも短ければ特に制限されない。作製の容易性及び安定性の観点から、格子１２のピッチＰは、例えば、２００ｎｍ以下であることが好ましい。格子１２のピッチＰがこの範囲内であることにより、所望の光学特性が得られるとともに、より確実に超撥水性が発現する。この格子１２のピッチＰは、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。
【００３９】
反射層は、吸収軸であるＹ軸方向に帯状に延びた金属膜で構成される。反射層は、反射層の長手方向に平行な方向に電界成分をもつ偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させ、反射層の長手方向に直交する方向に電界成分をもつ偏光波（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。
反射層の構成材料としては、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等の元素単体又はこれらの１種以上の元素を含む合金が挙げられる。中でも、反射層は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されることが好ましい。なお、これらの金属材料以外にも、例えば着色等により表面の反射率が高く形成された金属以外の無機膜や樹脂膜で反射層を構成してもよい。
【００４０】
誘電体層は、反射層上に形成され、吸収軸であるＹ軸方向に帯状に延びた誘電体膜が配列されてなる。誘電体層を構成する材料としては、ＳｉＯ２等のＳｉ酸化物、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、又はこれらの組み合わせ等の一般的な材料が挙げられる。中でも、誘電体層は、Ｓｉ酸化物で構成されることが好ましい。
【００４１】
吸収層は、誘電体層上に形成され、吸収軸であるＹ軸方向に帯状に延びて配列されたものである。吸収層の構成材料としては、金属材料や半導体材料等の光学定数の消衰定数が零でない、光吸収作用を持つ物質の１種以上が挙げられ、適用される光の波長範囲によって適宜選択される。金属材料としては、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ等の元素単体又はこれらの１種以上の元素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）が挙げられる。これらの材料を用いることにより、微細構造体１は、適用される可視光域に対して高い消光比が得られる。中でも、吸収層は、Ｆｅ又はＴａを含むとともに、Ｓｉを含んで構成されることが好ましい。
【００４２】
撥水層３は、素子２側から順に、シリカからなるシリカ層１３と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層１４と、を有する。
【００４３】
シリカ層１３は、シリカで構成される。図２に示すように、シリカ層１３は、素子２の表面全体を覆うように形成される。このシリカ層１３の表面には、シラノール基が存在しており、シリカ層１３の表面を覆うように積層される後述のシランカップリング層１４中のシランカップリング剤と縮合反応する。これにより、シランカップリング層１４がシリカ層１３上に強固に結合される結果、シランカップリング層１４の剥離を防止できる。従って、本実施形態に係る微細構造体１は、優れた耐水性、耐湿性、及び防汚性を長期間維持できるようになっている。
【００４４】
シリカ層１３は、コートすることにより微細構造が乱れない程度に薄ければよい。シリカ層１３の厚みは、ピッチＰの１／１０以下（即ち、ピッチＰが２００ｎｍ以下である場合には２０ｎｍ以下）であることが好ましい。なお、このシリカ層１３は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用することにより形成可能である。
【００４５】
シランカップリング層１４は、シランカップリング剤で構成される。図２に示すように、シランカップリング層１４は、シリカ層１３の表面全体を覆うように形成される。上述したように、シランカップリング層１４を構成するシランカップリング剤は、シリカ層１３の表面に存在するシラノール基との縮合反応により、強固に結合している。
【００４６】
シランカップリング層１４は、撥水・撥油性の点から、長鎖長を有するアルキル鎖や、さらに好ましくはフッ素等の原子で置換されたアルキル鎖を有する物質で構成される事が好ましい。より具体的には、シランカップリング層１４は、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カップリング剤の他、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等で構成されることが好ましい。これにより、より優れた耐水性、耐湿性、及び防汚性が長期間得られる。なお、このシランカップリング層１４は、例えば上述のＣＶＤやＡＬＤの他、ディピング等を利用することにより形成可能である。
【００４７】
ここで、本実施形態に係る微細構造体１は、その表面における水の接触角（撥水角）が１００度以上の超撥水性を有する。これにより、本実施形態に係る微細構造体１は、優れた耐水性、耐湿性、及び防汚性を有する。本実施形態における超撥水性は、表面における水の接触角が１００度以上１８０度以下であることが好ましく、例えば表面における水の接触角が１８０度に迫るほど高く、接触角測定の際に表面に水滴を着滴できない（接触角測定器のノズルの先端から微細構造体１の表面に水滴が付着しない）、接触角が１５０度以上の超撥水状態も含まれる。
【００４８】
本実施形態に係る微細構造体１の表面における水の接触角は、以下の測定条件により測定可能である。
［接触角測定条件］
測定機器：協和界面科学株式会社製接触角測定器「ＤＭ−５０１」
解析ソフト：ＦＡＭＡＳ（画像処理方式）
解析方法：θ／２法
【００４９】
ここで、θ／２法について説明する。
図３は、θ／２法を説明するための図であり、ある表面上の液滴を模式的に示す図である。図３に示すように、θ／２法では、液滴の一部を円弧の一部と仮定する。すると、θ１＝θ２（ＰＳ／／ＱＲ）、θ２＝θ３（ＰＱ＝ＱＲ）であるから、θ１＝θ３となり、ｔａｎθ１＝ｈ／ｒと表せる。従って、θ１とθ３の和である液滴の接触角θは、θ＝２ａｒｃｔａｎｈ／ｒと表すことができ、これにより、液滴の接触角θを求めることが可能となっている。
【００５０】
なお、本実施形態に係る微細構造体１は、上記の超撥水性に加えて、高い撥油性も有する。これにより、本実施形態に係る微細構造体１は、高い耐油性及び防汚性をも発現する。この撥油性については、超撥水性と同様に、上述の測定条件に従って表面における油（例えばオレイン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ））の接触角を測定することにより評価可能である。
【００５１】
以上の構成を備える本実施形態に係る微細構造体１の表面における超撥水性について、検証結果に基づいて以下にさらに詳しく説明する。
先ず、上述した構成を備える微細構造体１について、上述の測定条件に従って、表面における水の接触角を測定した。その結果、表面に水滴が着滴しないことが分かった。即ち、本実施形態に係る微細構造体１は、その表面が超撥水性を示すことが確認された。よってこの構造を撥水性が要求される各種表面に適用することで、高い撥水性を有する表面を実現できることが確認された。
【００５２】
ここで、本実施形態に係る微細構造体１における格子構造のような微細構造を有していない平坦なガラス基板上に、本実施形態と同様にシリカ層、シランカップリング層を順に形成したものについて、上述の測定条件に従って、表面における水の接触角の測定を実施した。その結果、表面に対する水滴の着滴が確認され、その接触角は１０５度であることが分かった。この結果から、本実施形態のように微細構造を表面に有する微細構造体に対して、素子側から順に、シリカ層、シランカップリング層を形成することにより、はじめて超撥水性が発現されることが確認された。
【００５３】
即ち、本実施形態に係る微細構造体１を備える事で、少なくとも同じ層構成を有する平坦な面より高い１０５度以上の接触角を有し、また、微細構造体１には着滴出来なかった事から、１８０°以下の範囲で高い接触角を有しており、超撥水性を有するといえる。
【００５４】
ここで、以下の表１は、９０℃の純水に４時間浸漬したときのシリカ層の有無と撥水角との関係と、３５０℃の高温下で２４時間大気中に放置したときのシリカ層の有無と撥水角との関係を示している。即ち、シリカ層有りの場合（シリカ層上にシランカップリング層を形成した場合）と、シリカ層無しの場合（シリカ層を形成せずにシランカップリング層を形成した場合）とにおける撥水角の変化を示している。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
シリカ層を有していない微細構造体にシランカップリング層を形成した場合、その初期状態においては、表面に水滴が着滴しない着滴不可の状態である超撥水性を示すことが確認されている。しかしながら、表１に示すように、これを９０℃の純水に浸漬したときや３５０℃以上の高温下で大気に放置したときには、シリカ層の有無により撥水性能が大きく異なったものとなることが分かった。具体的には、シリカ層を有する場合には着滴不可の状態で変化無かったのに対して、シリカ層を有していない場合には撥水角が大きく低下することが確認され、その撥水性能が大きく低下することが分かった。この結果から、本実施形態のように微細構造を表面に有する微細構造体に対して、素子側から順に、シリカ層、シランカップリング層を形成することにより、超撥水性を持続できることが確認された。
【００５７】
次に、本実施形態に係る微細構造体１の表面における撥油性について、検証結果に基づいて以下に説明する。
先ず、上述した構成を備える微細構造体１について、上述の測定条件に従って、表面における油（オレイン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ））の接触角を測定した。その結果、表面における油滴の着滴が認められ、格子１２の延びる方向（図１のＹ方向）から見た油滴の接触角は１３３.７度であり、格子１２の延びる方向と直交する方向（図１のＸ方向）から見た油滴の接触角は１０５．４度であった。即ち、いずれの接触角も１００度以上であり、毛管現象は認められないことが分かった。
【００５８】
［微細構造体１の製造方法］
本実施形態に係る微細構造体１の製造方法は、素子形成工程と、シリカ層形成工程と、シランカップリング層形成工程と、を有する。
【００５９】
素子形成工程では、可視光の波長よりも短いピッチの格子又は凹凸を有する素子を形成する。この素子形成工程は、例えば偏光板の場合、反射層形成工程と、誘電体層形成工程と、吸収層形成工程と、エッチング工程と、を含む。
反射層形成工程では、素子本体としての透明基板１０上に、反射層を形成する。誘電体層形成工程では、反射層形成工程で形成された反射層上に、誘電体層を形成する。吸収層形成工程では、誘電体層形成工程で形成された誘電体層上に、吸収層を形成する。これらの各層形成工程では、例えばスパッタ法や蒸着法により、各層を形成可能である。
【００６０】
エッチング工程では、例えば偏光板の場合、上述の各層形成工程を経て形成された積層体を選択的にエッチングすることにより、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで透明基板１０上に配列される格子１２を形成する。具体的には、例えばフォトリソグラフィ法やナノインプリント法により、一次元格子状のマスクパターンを形成する。そして、上記積層体を選択的にエッチングすることにより、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで透明基板１０上に配列される格子１２を形成する。エッチング方法としては、例えば、エッチング対象に対応したエッチングガスを用いたドライエッチング法が挙げられる。
【００６１】
シリカ層形成工程では、素子形成工程により形成された素子の表面に、シリカからなるシリカ層１３を形成する。具体的には、例えば上述のＣＶＤやＡＬＤを利用することにより、シリカ層１３を形成する。
【００６２】
シランカップリング層形成工程では、シリカ層形成工程により形成されたシリカ層１３の表面に、シランカップリング剤からなるシランカップリング層１４を形成する。具体的には、例えば上述のＣＶＤやＡＬＤの他、ディピング等を利用することにより、シランカップリング層１４形成する。
以上により、本実施形態に係る微細構造体１が製造される。
【００６３】
［光学機器］
本実施形態に係る光学機器は、上述した本実施形態に係る微細構造体１を備える。光学機器としては、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。本実施形態に係る微細構造体１は、有機偏光板に比べて耐熱性に優れる無機偏光板であるため、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の用途に好適である。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形及び改良は本発明に含まれる。
【００６５】
上記実施形態の説明では、格子１２を反射層、誘電体層、吸収層の積層体で構成した例について説明したが、これに限定されない。例えば、格子１２を、アルミニウム等の単一の金属で構成してもよい。また、格子１２を、素子本体としてのガラス等の透明基板１０と同一の材料で構成してもよい。
【００６６】
即ち、上記実施形態では、微細構造体１を偏光板に適用したが、これに限定されない。例えば、反射防止機能を有する反射防止板、反射防止フィルム、モスアイフィルムに適用してもよい。あるいは、プリンター、磁気ヘッド等用の各種ミラーや窓に適用してもよい。なお、モスアイフィルムとは、微細な凹凸の平均ピッチが可視光帯域の波長以下（例えば１００ｎｍ〜３５０ｎｍ）である凹凸構造（モスアイ構造）を有するフィルムである。
【００６７】
また、上記実施形態では、図１や図２に示すように微細構造を一次元格子で構成したが、これに限定されない。例えば偏光板やモスアイフィルムにおいて、各種形状の格子又は凹凸で微細構造を構成してもよい。以下、各種形状の格子又は凹凸で微細構造を構成した微細構造体の例を示す。ただし、いずれにおいても、撥水層の構成材料は上記実施形態と同一である。
【００６８】
例えば、図４Ａは、上記実施形態の変形例１に係る微細構造体１Ａの構成を示す斜視図である。図４Ａに示す変形例１に係る微細構造体１Ａでは、素子２Ａ上に形成される微細構造１１Ａが、各格子の幅や高さが異なる一次元格子状に構成された例である。素子２Ａ上には、素子２Ａの表面を覆う撥水層３Ａが形成されている。この他、一次元格子のピッチが異なるように構成してもよい。
【００６９】
また、図４Ｂは、上記実施形態の変形例２に係る微細構造体１Ｂの構成を示す斜視図である。図４Ｂに示す変形例２に係る微細構造体１Ｂでは、素子２Ｂ上に形成される微細構造１１Ｂが、各格子の幅や高さが異なる微細凹凸で構成された例である。素子２Ｂ上には、素子２Ｂの表面を覆う撥水層３Ｂが形成されている。
【００７０】
また、図４Ｃは、上記実施形態の変形例３に係る微細構造体１Ｃの構成を示す斜視図である。図４Ｃに示す変形例３に係る微細構造体１Ｃでは、素子２Ｃ上に形成される微細構造１１Ｃが、各格子の延びる方向に直交する断面の形状が三角形となる三角錐からなる一次元格子状に構成された例である。素子２Ｃ上には、素子２Ｃの表面を覆う撥水層３Ｃが形成されている。
【００７１】
また、図４Ｄは、上記実施形態の変形例４に係る微細構造体１Ｄの構成を示す斜視図である。図４Ｄに示す変形例４に係る微細構造体１Ｄでは、素子２Ｄ上に形成される微細構造１１Ｄが、径や高さがそれぞれ異なる複数の円柱からなる微細凹凸で構成された例である。素子２Ｄ上には、素子２Ｄの表面を覆う撥水層３Ｄが形成されている。
【００７２】
また、図４Ｅは、上記実施形態の変形例５に係る微細構造体１Ｅの構成を示す斜視図である。図４Ｅに示す変形例５に係る微細構造体１Ｅでは、素子２Ｅ上に形成される微細構造１１Ｅが、径や高さがそれぞれ異なる複数の円錐からなる微細凹凸で構成された例である。素子２Ｅ上には、素子２Ｅの表面を覆う撥水層３Ｅが形成されている。
【００７３】
以上説明した各変形例に係る微細構造体いずれにおいても、上記実施形態と同様に超撥水性が発現され、上記実施形態と同様の効果が奏される。
【符号の説明】
【００７４】
１  微細構造体
２  素子
３  撥水層
１０  透明基板（素子本体）
１１  ワイヤグリッド構造
１２  格子
１３  シリカ層
１４  シランカップリング層
【図１】
2019144335.tif 000004
【図２】
2019144335.tif 000005
【図３】
2019144335.tif 000006
【図４Ａ】
2019144335.tif 000007
【図４Ｂ】
2019144335.tif 000008
【図４Ｃ】
2019144335.tif 000009
【図４Ｄ】
2019144335.tif 000010
【図４Ｅ】
2019144335.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月21日(2018.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子本体上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで形成された格子又は凹凸を有する素子と、前記素子の表面を覆う撥水層と、を備える微細構造体であって、
前記撥水層は、前記素子側から順に、シリカからなるシリカ層と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層と、を有し、
前記シランカップリング層は、パーフルオロデシルトリエトキシシラン（ＦＤＴＳ）またはオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）で構成される、微細構造体。
【請求項２】
前記微細構造体の表面における水の接触角が１００度以上１８０度以下の超撥水性を有する請求項１に記載の微細構造体。
【請求項３】
前記微細構造体の表面における水の接触角が１５０度以上の超撥水性を有する請求項２に記載の微細構造体。
【請求項４】
前記シリカ層は、厚みが２０ｎｍ以下である請求項１から３いずれかに記載の微細構造体。
【請求項５】
前記格子は、前記素子本体と同一材料で構成される請求項１から４いずれかに記載の微細構造体。
【請求項６】
前記格子は、前記素子本体と異なる材料で構成される請求項１から４いずれかに記載の微細構造体。
【請求項７】
前記格子の高さは、１０ｎｍ以上である請求項１から６いずれかに記載の微細構造体。
【請求項８】
前記素子は、偏光機能及び反射防止機能のうち少なくとも一方を有する請求項１から７いずれかに記載の微細構造体。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載の微細構造体の製造方法であって、
可視光の波長よりも短いピッチの格子又は凹凸を有する素子を形成する素子形成工程と、
前記素子形成工程により形成された素子の表面に、シリカからなるシリカ層を形成するシリカ層形成工程と、
前記シリカ層形成工程により形成されたシリカ層の表面に、シランカップリング剤からなるシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、を有する微細構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から８いずれかに記載の微細構造体を備える光学機器。
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月28日(2018.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子本体上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで形成された格子又は凹凸を有する素子と、前記素子の表面を覆う撥水層と、を備える微細構造体であって、
前記格子又は凹凸の、高さは１０ｎｍ以上であり、幅は３５〜４５ｎｍであり、前記ピッチは２００ｎｍ以下で配列され、
前記シリカ層は、厚みが前記ピッチの１／１０以下であり、
前記撥水層は、前記素子側から順に、シリカからなるシリカ層と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層と、を有し、
前記シランカップリング層は、パーフルオロデシルトリエトキシシラン（ＦＤＴＳ）またはオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）で構成される、微細構造体。
【請求項２】
前記微細構造体の表面における水の接触角が１００度以上１８０度以下の超撥水性を有する請求項１に記載の微細構造体。
【請求項３】
前記微細構造体の表面における水の接触角が１５０度以上の超撥水性を有する請求項２に記載の微細構造体。
【請求項４】
前記格子は、前記素子本体と同一材料で構成される請求項１から３いずれかに記載の微細構造体。
【請求項５】
前記格子は、前記素子本体と異なる材料で構成される請求項１から３いずれかに記載の微細構造体。
【請求項６】
前記格子の高さは、１０ｎｍ以上である請求項１から５いずれかに記載の微細構造体。
【請求項７】
前記素子は、偏光機能及び反射防止機能のうち少なくとも一方を有する請求項１から６いずれかに記載の微細構造体。
【請求項８】
請求項１から７いずれかに記載の微細構造体の製造方法であって、
可視光の波長よりも短いピッチの格子又は凹凸を有する素子を形成する素子形成工程と、
前記素子形成工程により形成された素子の表面に、シリカからなるシリカ層を形成するシリカ層形成工程と、
前記シリカ層形成工程により形成されたシリカ層の表面に、シランカップリング剤からなるシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、を有する微細構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載の微細構造体を備える光学機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
シリカ層１３は、コートすることにより微細構造が乱れない程度に薄ければよい。シリカ層１３の厚みは、ピッチＰの１／１０以下（即ち、ピッチＰが２００ｎｍである場合には２０ｎｍ以下）であることが好ましい。なお、このシリカ層１３は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用することにより形成可能である。