(57)【要約】【課題】安価な原料と安価な製造装置によって、十分な反射率特性を有する偏光板を提供する。【解決手段】透明基板と、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで透明基板上に配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、を備えるワイヤグリッド構造を有する偏光板において、格子状凸部を構成する吸収層に、真性半導体に微量の特定元素を加えた不純物半導体を含有させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
使用帯域の光の波長よりも短いピッチで前記透明基板上に配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、を備え、
前記格子状凸部は、少なくとも、反射層と、吸収層と、を含み、
前記吸収層は、不純物半導体を含む偏光板。
【請求項２】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体である請求項１に記載の偏光板。
【請求項３】
前記不純物半導体は、３価元素を含有する請求項２に記載の偏光板。
【請求項４】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体である請求項１に記載の偏光板。
【請求項５】
前記不純物半導体は、５価元素を含有する請求項４に記載の偏光板。
【請求項６】
前記透明基板および前記格子状凸部の端面は、前記透明基板および前記格子状凸部の構成材料が露出した露出面である請求項１〜５いずれか記載の偏光板。
【請求項７】
前記露出面に、電極が備えられた請求項６に記載の偏光板。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の偏光板を備える光学機器。
【請求項９】
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、
透明基板の片面に反射層を形成する反射層形成工程と、
前記反射層の前記透明基板とは反対面に吸収層を形成する吸収層形成工程と、を有し、
前記吸収層形成工程は、不純物半導体からなるターゲットをスパッタリングして吸収層を形成する、偏光板の製造方法。
【請求項１０】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体である請求項９に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１１】
前記不純物半導体は、３価元素を含有する請求項１０に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１２】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体である請求項９に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物半導体は、５価元素を含有する請求項１２に記載の偏光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光素子として、使用帯域の光の波長より小さいピッチの金属格子を基板上に形成し、当該金属格子上に誘電層および無機微粒子層を形成することにより、金属格子から反射した光を干渉効果により打ち消すとともに、もう一方の偏光成分を透過させる吸収型のワイヤグリッド型偏光素子が提案されている。
【０００３】
このような偏光素子に対しては、近年の液晶プロジェクタの高輝度化や高精細化に伴い、ますますの反射率低下の要求が高まっている。反射率が高い場合には、液晶パネルの誤作動の原因となり、また、迷光により画質の劣化を引き起こす。
【０００４】
ここで、ワイヤグリッド型偏光素子の反射率特性は、格子構造を構成する、層間の干渉や、層内の吸収によって決定づけられる。そして、要求に応じた材料を、格子構造における吸収層等に用いることによって、反射率を制御する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載されている通り、格子状凸部は様々材料によって構成できる可能性がある。そして、安価な材料や安価な製造コストで低反射率の偏光素子が得られれば、近年の業界の要求をより満足させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５３０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価な原料と安価な製造装置によって、十分な反射率特性を有する偏光板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、透明基板と、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで透明基板上に配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、を備えるワイヤグリッド構造を有する偏光板において、格子状凸部を構成する吸収層に、真性半導体に微量の特定元素を加えた不純物半導体を含有させれば、安価な原料と安価な製造装置によって、十分な反射率特性を有する偏光板が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、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、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで前記透明基板上に配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、を備え、前記格子状凸部は、少なくとも、反射層と、吸収層と、を含み、前記吸収層は、不純物半導体を含む偏光板である。
【００１０】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体であってもよい。
【００１１】
前記不純物半導体は、５価元素を含有していてもよい。
【００１２】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体であってもよい。
【００１３】
前記不純物半導体は、３価元素を含有していてもよい。
【００１４】
前記透明基板および前記格子状凸部の端面は、前記透明基板および前記格子状凸部の構成材料が露出した露出面であってもよい。
【００１５】
前記露出面に、電極が備えられていてもよい。
【００１６】
また別の本発明は、上記のいずれかの偏光板を備える光学機器である。
【００１７】
また別の本発明は、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、透明基板の片面に反射層を形成する反射層形成工程と、前記反射層の前記透明基板とは反対面に吸収層を形成する吸収層形成工程と、を有し、前記吸収層形成工程は、不純物半導体からなるターゲットをスパッタリングして吸収層を形成する、偏光板の製造方法である。
【００１８】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体であってもよい。
【００１９】
前記不純物半導体は、３価元素を含有していてもよい。
【００２０】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体であってもよい。
【００２１】
前記不純物半導体は、５価元素を含有していてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、安価な原料と安価な製造装置によって、十分な反射率特性を有する偏光板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】偏光板を示す断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る偏光板の上面図である。
【図３】実施例１の偏光板の偏光光学特性を示すグラフである。
【図４】比較例１の偏光板の偏光光学特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００２５】
［偏光板］
本発明の偏光板は、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、使用帯域の光の波長よりも短いピッチ（周期）で透明基板上に配列されて所定方向に延在する格子状凸部と、を備える。また、この格子状凸部は、少なくとも、反射層と、吸収層と、を含み、吸収層は、不純物半導体を含む。なお、本発明の偏光板は、本発明の効果を発現する限りにおいて、透明基板、反射層、吸収層、以外の層が存在していてもよい。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る偏光板１０を示す断面模式図である。図１に示すように、偏光板１０は、透明基板１と、透明基板１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配列された格子状凸部５と、を備える。格子状凸部５は、透明基板１側から順に、反射層２と、ギャップ層３と、吸収層４と、を有する。すなわち、偏光板１０は、反射層２と、ギャップ層３と、吸収層４が透明基板１側からこの順に積層されて形成された格子状凸部５が、透明基板１上に一次元格子状に配列されたワイヤグリッド構造を有する。
【００２７】
ここで、図１に示すように格子状凸部５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１の主面に沿って格子状凸部５が配列する方向を、Ｘ軸方向と称する。この場合、偏光板１０に入射する光は、透明基板１の格子状凸部５が形成されている側において、好適にはＸ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向から入射する。
【００２８】
ワイヤグリッド構造を有する偏光板は、透過、反射、干渉およ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、図１においては、Ｙ軸方向が偏光板の吸収軸の方向であり、Ｘ軸方向が偏光板の透過軸の方向である。
【００２９】
図１に示される偏光板１０の格子状凸部５が形成された側から入射した光は、吸収層４およびギャップ層３を通過する際に一部が吸収されて減衰する。吸収層４およびギャップ層３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２を透過する。一方、吸収層４およびギャップ層３を透過した光のうち、偏光波（ＴＥ波（Ｓ波））は反射層２で反射される。反射層２で反射されたＴＥ波は、吸収層４およびギャップ層３を通過する際に一部は吸収され、一部は反射して反射層２に戻る。また、反射層２で反射されたＴＥ波は、吸収層４およびギャップ層３を通過する際に干渉して減衰する。以上のようにＴＥ波の選択的減衰を行うことにより、偏光板１０は、所望の偏光特性を発現することができる。
【００３０】
本発明の偏光板における格子状凸部は、図１に示すように各一次元格子の延在する方向（所定方向）から見たとき、すなわち所定方向に直交する断面視で、反射層２と、ギャップ層３と、吸収層４と、を有する。
【００３１】
ここで本明細書における寸法につき、図１を用いて説明する。高さＨとは、図１における透明基板１の主面に垂直な方向の寸法を意味する。幅Ｗとは、格子状凸部５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、偏光板１０を格子状凸部５の延びる方向に沿うＹ軸方向から見たときに、格子状凸部５のＸ軸方向の繰り返し間隔を、ピッチＰと称する。
【００３２】
本発明の偏光板において、格子状凸部のピッチ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。作製の容易性および安定性の観点から、格子状凸部のピッチＰは、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍが好ましい。この格子状凸部のピッチＰは、走査型電子顕微鏡また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、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて、任意の４箇所についてピッチＰを測定し、その算術平均値を格子状凸部のピッチＰ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。
【００３３】
本発明の偏光板は、格子状凸部に含まれる吸収層を、不純物半導体を含むものとすることを特徴とする。これにより、安価な原料と安価な製造装置によって、十分な反射率特性を有する偏光板を実現することができる。
【００３４】
（透明基板）
透明基板（図１における透明基板１）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。
【００３５】
透明基板の主面形状は特に制限されず、目的に応じた形状（例えば、矩形状）が適宜選択される。透明基板の平均厚みは、例えば、０．３ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。
【００３６】
透明基板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。コストおよ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。
【００３７】
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。
【００３８】
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または垂直方向に格子状凸部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。
【００３９】
（反射層）
反射層（図１における反射層２）は、透明基板の片側面に形成され、吸収軸であるＹ軸方向に、帯状に延びた金属膜が配列されたものである。なお、本発明においては、透明基板と反射層との間には、別の層が存在していてもよい。
【００４０】
図１に示される本発明の一実施形態に係る偏光板１０の反射層２は、透明基板１の面方向に対して垂直に延びており、格子状凸部の延在する方向（所定方向：Ｙ軸方向）から見たとき、すなわち所定方向に直交する断面視で、矩形状を有する。反射層は、ワイヤグリッド型偏光素子としての機能を有し、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。
【００４１】
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、またはこれらの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、アルミニウムまた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構成してもよい。
【００４２】
反射層の膜厚は、特に制限されず、例えば、１００ｎｍ〜３００ｎｍが好ましい。なお、反射層の膜厚は、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。
【００４３】
反射層の幅は、格子状凸部のピッチＰとの関係にもよるが、例えば、３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲であることが好ましい。なお、これらの幅は、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。また、反射層の幅は、後述する吸収層等と略同一であることが好ましい。なお、反射層の幅を、格子状凸部を形成するその他の層と異ならせる場合には、例えば、等方性エッチングと異方性エッチングを組み合わせて用いて、そのバランスを変化させる方法が挙げられる。
【００４４】
（ギャップ層）
ギャップ層（図１におけるギャップ層３）は、本発明においては任意の層であり、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からなる膜が配列されたものである。なお、本発明においては、反射層とギャップ層との間には、別の層が存在していてもよい。
【００４５】
図１に示される本発明の一実施形態に係る偏光板１０のギャップ層３は、反射層２上に、透明基板１の面方向に対して垂直に積層されており、格子状凸部５の延在する方向（所定方向：Ｙ軸方向）から見たとき、すなわち所定方向に直交する断面視で、矩形状を有する。
【００４６】
ギャップ層の膜厚は、吸収層で反射した偏光に対して、吸収層を透過して反射層で反射した偏光の位相が半波長ずれる範囲で形成される。具体的には、ギャップ層の膜厚は、偏光の位相を調整して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。このギャップ層の膜厚は、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。
【００４７】
ギャップ層を構成する材料は、可視光に対して透明な材料であり、例えば、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、またはこれらの組み合わせ等が挙げられる。これらの中では、ギャップ層は、Ｓｉ酸化物で構成されることが好ましい。
【００４８】
ギャップ層の屈折率は、１．０より大きく、２．５以下であることが好ましい。反射層の光学特性は、周囲の屈折率によっても影響を受けるため、ギャップ層の材料を選択することで、偏光特性を制御することができる。
【００４９】
また、ギャップ層の膜厚や屈折率を適宜調整することにより、反射層で反射したＴＥ波について、吸収層を透過する際に一部を反射して反射層に戻すことができ、吸収層を通過した光を干渉により減衰させることができる。このようにして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。
【００５０】
ギャップ層の幅は、格子状凸部のピッチＰとの関係にもよるが、例えば、３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲であることが好ましい。なお、これらの幅は、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。また、ギャップ層の幅は、前述の反射層と略同一であることが好ましい。
【００５１】
（吸収層）
吸収層（図１における吸収層４）は、本発明において必須の層であり、反射層に対して透明基板とは反対の面に設けられ、格子状凸部の一部を構成する。すなわち吸収層は、吸収軸であるＹ軸方向に帯状に延びて配列される。本発明においては、反射層と吸収層との間には、上記したギャップ層等の他の層が存在していてもよい。
【００５２】
図１に示される本発明の一実施形態に係る偏光板１０の吸収層４は、反射層２上に、透明基板１の面方向に対して垂直に積層されており、格子状凸部５の延在する方向（所定方向：Ｙ軸方向）から見たとき、すなわち所定方向に直交する断面視で、矩形状を有する。
【００５３】
吸収層の幅は、格子状凸部のピッチＰとの関係にもよるが、例えば、３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲であることが好ましい。なお、これらの幅は、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。また、吸収層の幅は、前述の反射層と略同一であることが好ましい。なお、吸収層の幅を、格子状凸部を形成するその他の層と異ならせる場合には、例えば、等方性エッチングと異方性エッチングを組み合わせて用いて、そのバランスを変化させる方法が挙げられる。
【００５４】
本発明の偏光板は、吸収層が不純物半導体を含むことを特徴とする。これにより、安価な原料と安価な製造装置によって、十分な反射率特性を有する偏光板を実現することができる。
【００５５】
吸収層に含まれる不純物半導体としては、Ｓｉ、Ｇｅ等の真性半導体に不純物を添加した不純物半導体が挙げられる。真性半導体としては、入手容易性、および価格の観点から、Ｓｉが好ましい。
【００５６】
シリコン等の真性半導体は、不純物が微量添加されることにより、ｎ型半導体、またはｐ型半導体になることが知られている。例えば、シリコンにボロンをドープした場合にはｐ型半導体となるが、ドープ量が増加するにつれて、抵抗率が激減することが知られている。
【００５７】
真性半導体としてのシリコンの抵抗率は、１０３Ωｃｍ程度であるため、スパッタリングによりシリコンを成膜する場合には、高周波式で実施する必要がある。ここで、高周波式のスパッタリングは、高周波電源やマッチング回廊等が必要となり、装置構成が複雑なものとなるのが一般的であり、その結果、装置価格が高価となる上、成膜に要する費用も高いものとなる。
【００５８】
しかしながら上記の通り、真性半導体に不純物が微量添加された不純物半導体は、抵抗率が激減する。このため、シンプルな構成装置である直流式にて、スパッタリングを実施することが可能となる。したがって、本発明の偏光板は、吸収層が不純物半導体を含むことにより、成膜装置の簡素化による製造装置そのもののコスト、および生産に要するコストの両者を削減することができる。
【００５９】
なお、本発明においては、吸収層として半導体材料を用いるため、吸収作用に半導体のバンドギャップエネルギーが関与し、バンドギャップエネルギーを使用帯域以下とすることが必要である。例えば、可視光で使用する場合には、波長４００ｎｍ以上での吸収、すなわち、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。
【００６０】
吸収層に含まれる不純物半導体としては、バンドギャップエネルギーが使用帯域以下となるものであれば、特に限定されるものではなく、ｐ型半導体およびｎ型半導体のいずれであってもよい。真性半導体に添加する不純物としては、ｐ型半導体の場合には、Ｂ、Ａｌ等の３価元素を含有させることが好ましく、例えば、Ｓｉに、Ｂ、Ａｌ等の３価の元素を不純物として微量添加する例が挙げられる。また、ｎ型半導体の場合には、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等の５価元素を含有させることが好ましく、例えば、Ｓｉに、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等の５価の元素を不純物として微量添加する例が挙げられる。
【００６１】
吸収層の膜厚は、特に制限されず、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。吸収層の膜厚は、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。また、吸収層は、構成材料の異なる２層以上から構成されていてもよい。
【００６２】
（拡散バリア層）
本発明の偏光板は、ギャップ層と吸収層との間に、拡散バリア層を有していてもよい。すなわち図１に示される偏光板においては、格子状凸部５は、透明基板１側から順に、反射層２と、ギャップ層３と、拡散バリア層と、吸収層４と、を有する。拡散バリア層を有することにより、吸収層における光の拡散が防止される。この拡散バリア層は、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ等の金属膜で構成することができる。
【００６３】
（保護膜）
また、本発明の偏光板は、光学特性の変化に影響を与えない範囲において、光の入射側の表面が、誘電体からなる保護膜により覆われていてもよい。保護膜は、誘電体膜で構成され、例えば偏光板の表面（ワイヤグリッドが形成された面）上に、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。これにより、金属膜に対する必要以上の酸化反応を抑制することができる。
【００６４】
（有機系撥水膜）
さらに、本発明の偏光板は、光の入射側の表面が、有機系撥水膜により覆われていてもよい。有機系撥水膜は、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等で構成され、例えば上述のＣＶＤやＡＬＤを利用することにより形成可能である。これにより、偏光板の耐湿性等の信頼性を向上できる。
【００６５】
なお、本発明は図１に示される上記の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および改良は、本発明に含まれる。
【００６６】
［偏光板の端面］
本発明の偏光板は、透明基板および格子状凸部の端面が、透明基板および格子状凸部の構成材料が露出した露出面となっていることが好ましい。すなわち、図２（ａ）に示すように、矢印方向を格子状凸部の延在する方向としたときに、格子状凸部および透明基板の端面１１が、透明基板および格子状凸部の構成材料が露出した露出面となっている。
【００６７】
偏光板の端面が格子状凸部の構成材料が露出した露出面となっていることにより、すわなち、不純物半導体を含む吸収層が露出することにより、必要に応じて、端部から導電コンタクトすることが可能となる。例えば、図２（ｂ）に示すように、格子状凸部の構成材料が露出した露出面となっている、格子状凸部および透明基板の端面１１に、コンタクト電極を直接設けることにより、静電気の発生を抑制し、その結果、例えば、液晶プロジェクタ等の光学機器にダストが流入した場合であっても、偏光板へのダスト付着による光透過性の劣化や、ダスト部分からの腐食の発生を抑制することができる。
【００６８】
［偏光板の製造方法］
本発明の偏光板の製造方法は、反射層形成工程と、吸収層形成工程とを、少なくとも有する。
【００６９】
（反射層形成工程）
反射層形成工程では、透明基板の片面に反射層を形成する。反射層の形成方法としては、例えばスパッタ法や蒸着法を挙げることができる。
【００７０】
（吸収層形成工程）
吸収層形成工程では、反射層形成工程で形成された反射層の上、または、ギャップ層等の任意の層が存在する場合にはその層の上に、吸収層を形成する。
【００７１】
本発明においては、吸収層形成工程において、上記した不純物半導体からなるターゲットを用いて、当該ターゲットをスパッタリングして吸収層を形成することを特徴とする。
【００７２】
（エッチング工程）
エッチング工程では、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上に配列される格子状凸部を形成する。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上に配列される格子状凸部を形成する。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。
【００７３】
特に本発明においては、等方性エッチングと異方性エッチングを組み合わせてバランスを変化させることにより、格子状凸部を構成する層の幅を任意に調整することができる。
【００７４】
なお、本発明の偏光板の製造方法は、その表面を誘電体からなる保護膜で被覆する工程を有していてもよい。また、本発明の偏光板の製造方法は、その表面を有機系撥水膜で被覆する工程を有していてもよい。
【００７５】
［光学機器］
本発明の光学機器は、上述した本発明に係る偏光板を備える。本発明に係る偏光板は、種々の用途に利用することが可能である。適用できる光学機器としては、例えば、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。特に、本発明に係る偏光板は耐熱性に優れる無機偏光板であるため、有機材料からな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の用途に好適に用いることができる。
【００７６】
本発明に係る光学機器が複数の偏光板を備える場合、複数の偏光板の少なくとも１つが本発明に係る偏光板であればよい。例えば、本実施形態に係る光学機器が液晶プロジェクタである場合、液晶パネルの入射側および出射側に配置される偏光板の少なくとも一方が、本発明に係る偏光板であればよい。
【実施例】
【００７７】
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７８】
＜実施例１＞
［偏光板の作成］
図１に示す構成のワイヤグリッド偏光板を作製した。すなわち、透明基板の一方の面上に一次元格子状に配列された格子状凸部を有し、格子状凸部は、透明基板から順に、反射層と、ギャップ層と、吸収層と、を有する構造の偏光板を作製した。
【００７９】
基板としてガラス、反射層の材料としてアルミニウムを用い、反射層の厚みは２００ｎｍとした。また、ギャップ層の材料はシリカとし、厚み２０ｎｍとした。
【００８０】
ギャップ層の上に、スパッタリング法にて吸収層を形成した。ターゲット材料としては、ボロンを１００ｐｐｍ含有するシリコンを用いた。ターゲットの体積抵抗率は０．０１Ω・ｃｍであり、吸収層の厚みは２０ｎｍとした。
【００８１】
続いて、エッチングを実施することにより、格子状凸部のピッチが１４０ｎｍの図１に示す構成のワイヤグリッド偏光板を得た。
【００８２】
［偏光特性の測定］
得られた偏光板の光学特性について、分光光度計（日本分光(株)製、Ｖ-５７０）を用いて、以下の条件にて測定を実施した。
（測定条件）
Ｐ偏光とＳ偏光の透過率：入射角０°とし、波長４００〜７００ｎｍの範囲で測定
Ｐ偏光とＳ偏光の反射率：入射角５°とし、波長４００〜７００ｎｍの範囲で測定
【００８３】
偏光特性の検証結果を、図３に示す。なお、図３のグラフにおいて、Ｘ軸は波長（ｎｍ）であり、Ｙ１軸は、透過率または反射率（％）、Ｙ２軸はコントラストを示している。また、以下の項目につき、シミュレーション結果をプロットした。
Ｔｐ：Ｐ偏光透過率
Ｔｓ：Ｓ偏光透過率
Ｒｐ：Ｐ偏光反射率
Ｒｓ：Ｓ偏光反射率
ＣＲ：コントラスト（Ｔｐ／Ｔｓ）
【００８４】
ここで、Ｐ偏光透過率（Ｔｐ）とは、偏光板に入射する透過軸方向（Ｘ軸方向）の偏光（ＴＭ波）の透過率を意味する。Ｓ偏光透過率（Ｔｓ）とは、偏光板に入射する吸収軸方向（Ｙ軸方向）の偏光（ＴＥ波）の透過率を意味する。また、Ｐ偏光反射率（Ｒｐ）とは、偏光板に入射する透過軸方向（Ｘ軸方向）の偏光（ＴＭ波）の反射率を意味する。Ｓ偏光反射率（Ｒｓ）とは、偏光板に入射する吸収軸方向（Ｙ軸方向）の偏光（ＴＥ波）の反射率を意味する。
【００８５】
＜比較例１＞
吸収層として、Ｔａ（体積抵抗率：１３１ｎΩ・ｃｍ）を備えさせる以外は、実施例１と同様の偏光板を作製し、実施例１と同様にシミュレーションを行った。偏光特性の検証結果を、図４に示す。
【００８６】
実施例１における偏光板は、可視偏光板としてとして使用する場合に重要な波長である緑帯域（５５０ｎｍ付近）のＳ偏光反射率（Ｒｓ）が、比較例１の偏光板と比較して低いことが判る。
【符号の説明】
【００８７】
１０  偏光板
１    透明基板
２    反射層
３    ギャップ層
４    吸収層
５    格子状凸部
１１  透明基板および格子状凸部の端面
１２  コンタクト電極
Ｈ    格子状凸部の高さ
Ｗ    格子状凸部の幅
Ｐ    格子状凸部のピッチ
【図１】
2019219454.tif 000003
【図２】
2019219454.tif 000004
【図３】
2019219454.tif 000005
【図４】
2019219454.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月27日(2019.3.27)
【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】
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、
使用帯域の光の波長よりも短いピッチで前記透明基板上に配列され、所定方向に連続的に延在する格子状凸部と、を備え、
前記格子状凸部は、少なくとも、反射層と、吸収層と、を含み、
前記吸収層は、不純物半導体を含む偏光板。
【請求項２】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体である請求項１に記載の偏光板。
【請求項３】
前記不純物半導体は、３価元素を含有する請求項２に記載の偏光板。
【請求項４】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体である請求項１に記載の偏光板。
【請求項５】
前記不純物半導体は、５価元素を含有する請求項４に記載の偏光板。
【請求項６】
前記透明基板および前記格子状凸部の端面は、前記透明基板および前記格子状凸部の構成材料が露出した露出面である請求項１〜５いずれか記載の偏光板。
【請求項７】
前記露出面に、電極が備えられた請求項６に記載の偏光板。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の偏光板を備える光学機器。
【請求項９】
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、
前記偏光板は、透明基板と、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで前記透明基板上に配列され、所定方向に連続的に延在する格子状凸部を備え、
透明基板の片面に反射層を形成する反射層形成工程と、
前記反射層の前記透明基板とは反対面に吸収層を形成する吸収層形成工程と、を有し、
前記吸収層形成工程は、不純物半導体からなるターゲットをスパッタリングして吸収層を形成する、偏光板の製造方法。
【請求項１０】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体である請求項９に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１１】
前記不純物半導体は、３価元素を含有する請求項１０に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１２】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体である請求項９に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物半導体は、５価元素を含有する請求項１２に記載の偏光板の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月5日(2019.8.5)
【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】
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、
使用帯域の光の波長よりも短いピッチで前記透明基板上に配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、を備え、
前記格子状凸部は、少なくとも、反射層と、吸収層と、を含み、
前記吸収層は、前記格子状凸部の最上層であり、不純物半導体を含む単層の層である偏光板。
【請求項２】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体である請求項１に記載の偏光板。
【請求項３】
前記不純物半導体は、３価元素を含有する請求項２に記載の偏光板。
【請求項４】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体である請求項１に記載の偏光板。
【請求項５】
前記不純物半導体は、５価元素を含有する請求項４に記載の偏光板。
【請求項６】
前記透明基板および前記格子状凸部の端面は、前記透明基板および前記格子状凸部の構成材料が露出した露出面である請求項１〜５いずれか記載の偏光板。
【請求項７】
前記露出面に、電極が備えられた請求項６に記載の偏光板。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の偏光板を備える光学機器。
【請求項９】
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、
前記偏光板は、透明基板と、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで前記透明基板上に配列され、所定方向に延在する格子状凸部を備え、
前記格子状凸部は、少なくとも、反射層と、吸収層と、を含み、
前記吸収層は、前記格子状凸部の最上層の単層の層であり、
透明基板の片面に反射層を形成する反射層形成工程と、
前記反射層の前記透明基板とは反対面に吸収層を形成する吸収層形成工程と、を有し、
前記吸収層形成工程は、不純物半導体からなるターゲットをスパッタリングして吸収層を形成する、偏光板の製造方法。
【請求項１０】
前記不純物半導体は、ｐ型半導体である請求項９に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１１】
前記不純物半導体は、３価元素を含有する請求項１０に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１２】
前記不純物半導体は、ｎ型半導体である請求項９に記載の偏光板の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物半導体は、５価元素を含有する請求項１２に記載の偏光板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
真性半導体としてのシリコンの抵抗率は、１０３Ωｃｍ程度であるため、スパッタリングによりシリコンを成膜する場合には、高周波式で実施する必要がある。ここで、高周波式のスパッタリングは、高周波電源やマッチング等が必要となり、装置構成が複雑なものとなるのが一般的であり、その結果、装置価格が高価となる上、成膜に要する費用も高いものとなる。