(57)【要約】【課題】簡易な構成により、偏光位相差板におけるフレネル反射を有効に抑制して光のロスを低減させることができ、ひいては、光学特性を向上させることができるとともに、コストを削減することができ、あわせて、製造不良を低減させることができる優れた品質の偏光位相差板を提供すること。【解決手段】回折格子７の凸部８の断面形状が、その底部から頂部にわたってテーパ形状に形成され、少なくとも互いに隣位する凸部８同士の間に平坦部９が形成され、回折格子７の周期が、使用する光の波長以下の大きさに形成されていること。【選択図】      図３
2007178793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の厚み方向における少なくとも一方の表面に、複数の凸部が整列された一定の周期を有する回折格子が形成され、前記回折格子の構造複屈折を利用可能に形成された偏光位相差板であって、
前記凸部の断面形状が、その底部から頂部にわたってテーパ形状に形成され、
少なくとも互いに隣位する凸部同士の間に平坦部が形成され、
前記回折格子の周期が、使用する光の波長以下の大きさに形成されていること
を特徴とする偏光位相差板。
【請求項２】
前記基板と前記回折格子とが同一物質によって形成され、
前記回折格子の周期が、使用する光の波長の２／３以下の大きさに形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の偏光位相差板。
【請求項３】
前記凸部の底部における前記回折格子の周期の方向の寸法が、前記回折格子の周期の０.７〜０.８倍の寸法に形成されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の偏光位相差板
【請求項４】
前記凸部の断面形状が、三角形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏光位相差板。
【請求項５】
前記基板と前記回折格子とが樹脂材料によって形成され、
前記回折格子の周期が４００ｎｍに形成されていること
を特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の偏光位相差板。
【請求項６】
前記回折格子が、前記基板の厚み方向における双方の表面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の偏光位相差板。
【請求項７】
前記基板の厚み方向における双方の表面に形成された２つの回折格子のそれぞれについての複屈折の総量が、波長λの光に対してともにλ／８（４５°）とされ、偏光位相差板全体としてλ／４板として機能するように形成されていること
を特徴とする請求項６に記載の偏光位相差板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光位相差板に係り、特に、微細構造に起因した構造複屈折を利用した偏光位相差板に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光位相差板は、入射した光の偏光状態を複屈折によって変換させるものであり、このような偏光位相差板としては、λ／４板やλ／２板などがよく知られている。
【０００３】
偏光位相差板には、大きく分けて次の３つのタイプがある。
【０００４】
まず、１つ目のタイプは、光学的に一軸性の光学用高分子フィルムを延伸させて、使用する光の波長λに対して複屈折の総量（詳細は後述する）がλ／４（９０°）またはλ／２（１８０°）となるように形成された偏光位相差板である。
【０００５】
次に、２つ目のタイプは、水晶のような一軸性の結晶を光学研磨して膜厚を調整することにより、複屈折の総量が特定の波長λに対してλ／４（９０°）となるように形成された偏光位相差板である。
【０００６】
最後に、３つ目のタイプは、微細な周期構造から生じる構造複屈折を利用した偏光位相差板である。
【０００７】
このような３つのタイプの偏光位相差板の主たる使用目的は、いずれも、偏光の変換素子としての使用目的であった。
【０００８】
具体的には、直線偏光の光を偏光位相差板の速軸（進相軸）または遅軸（遅相軸）に対して４５°の方向に入射させることによって、当該直線偏光を円偏光に変換することや、逆に、円偏光を偏光位相差板に入射して当該円偏光を直線偏光に変換することが行われていた。
【０００９】
前述した構造複屈折についてさらに詳述すると、この構造複屈折は、光の半波長程度以下の領域において、異方的な形状の１次元周期構造から複屈折が生じる現象として知られている。
【００１０】
この構造複屈折の一例として、例えば、図１に示すように、特に、０次回折格子しか存在しないような微少サイズの領域において、誘電率ε１を有する媒質（空気層）と誘電率ε２を有する媒質（回折格子１の凸部２）との２種類の媒質が周期的に存在し、ｚ軸方向（図１における縦方向）に光が入射したような場合を考える。
【００１１】
この場合、ｘ軸方向（図１における横方向）、ｚ軸方向の平均的な誘電率は、有効屈折率法という考え方から次式のように表されることが知られている。
【００１２】
ε‖（０）＝（１−ｆ）・ε１＋ｆ・ε２  （充填率：ｆ＝ｗ／Λ）    （１−１）
１／ε⊥（０）＝（１−ｆ）／ε１＋ｆ／ε２                          （１−２）
但し、（１−１）、（１−２）の各式は、媒質がｘ軸、ｙ軸方向に無限に広がっていると仮定した場合に成立する式である。また、各式は、誘電率ε１、ε２の各媒質の周期Λ（図１参照）が、光の波長より遙かに小さいと仮定した場合に近似的に成立する式である。なお、（１−１）式におけるｆは、充填率と呼ばれるパラメータであり、周期Λに対する誘電率ε２を有する媒質（凸部２）のｘ軸方向の寸法の比ｗ／Λとして表される。
【００１３】
ここで、屈折率ｎの２乗が誘電率εである。また、複屈折量Δｎ、すなわち、偏光位相差板の単位高さ当たりに生じる複屈折の量（換言すれば、偏光位相差量）は、上式におけるε‖（０）−ε⊥（０）の量に比例する。さらに、偏光位相差板全体に生じる複屈折の量、すなわち、複屈折の総量は、回折格子１の格子の深さｄ（換言すれば、凸部２の高さ）にほぼ比例する。
（１−１）、（１−２）の各式から分かるように、構造複屈折を利用した一軸性の媒質を用いる場合には、複屈折量Δｎひいては複屈折の総量を、回折格子の周期構造の充填率ｆの値（充填ファクタ）を変えることによって人工的にコントロールできるという長所がある。
【００１４】
このことに関しては、Optical Review Vol.2(1995)92〜99に詳しく記述されている。このような場合の正確な複屈折量Δｎおよび複屈折の総量は、厳密な電磁解析法の１つであるＲＣＷＡ法（厳密波結合法）でほぼ正確に計算できることが知られている。
【００１５】
また、このような構造複屈折を有する偏光位相差板において、光の損失を少なくするためには、高次の回折光が生じないような周期Λのサイズにする必要がある。
【００１６】
ここで、１次以上の回折光が生じない条件式として、次の（２）式が成立する必要がある。
【００１７】
（Λ／λ）＜１／（ｍａｘ［ｎＳ、ｎｉ］＋ｎｊ・ｓｉｎθｍａｘ）    （２）
但し、（２）式において、Λは、偏光位相差板を構成する回折格子の周期であり、λは、使用する光の波長であり、θは、偏光位相差板に対する光の入射角度である。また、（２）式において、ｎＳは、偏光位相差板を構成する基材の屈折率であり、ｎｉは、入射側の媒質（空気）の屈折率である。
【００１８】
ここで、使用する光の波長λ＝６５０ｎｍ、屈折率ｎ＝１.５１２、入射角度０度と仮定すると、Λ＜０.４２９μｍとなる。
【００１９】
つまり、光の損失の少ない偏光位相差板を形成するには、周期を４２９ｎｍより小さくしなければならないことが分かる。
【００２０】
この種の構造複屈折を利用した偏光位相差板としては、これまでにも種々の提案がなされている。
【００２１】
例えば、特許文献１には、偏光位相差板として、図２に示すようなサブ波長領域のラメラ形状の回折格子１を利用した波長板４が開示されている。
【００２２】
【特許文献１】特開２００３−２０７６３６号公報
【特許文献２】特開２００５−９９０９９号公報
【特許文献３】特開２００５−４４４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、従来の偏光位相差板には、以下に述べるような光学特性上または製造上の問題が生じていた。
【００２４】
すなわち、従来は、偏光位相差板の厚み方向の表面において、偏光位相差板を構成する回折格子と空気層との屈折率の違いからフレネル反射が生じ、このフレネル反射によって、偏光位相差板を透過する透過光の光パワーの損失（ロス）が増加するといった問題が生じていた。
【００２５】
さらに、従来は、偏光位相差板の厚み方向の一方の表面におけるフレネル反射と、偏光位相差板の厚み方向の他方の表面におけるフレネル反射との間で干渉（ファブリーペロー多重干渉）が生じ、これによって、特に、使用する光がレーザ光のような干渉性が高い光の場合には、透過出射光の強度が振動して不安定になりやすいといった問題が生じていた。
【００２６】
これらの問題は、偏光位相差板の品質を悪化させる原因となっていた。
【００２７】
このようなフレネル反射を除去する方法としては、例えば、特許文献２に示すように、偏光位相差板（特許文献２における波長板）の表面に、真空蒸着等を用いることによって、誘電体多層膜からなる反射防止層をコーティングするという方法がある。この場合、誘電体多層膜は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２層などの高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層することによって形成することができる。
【００２８】
しかしながら、このような反射防止膜を採用した場合には、反射防止膜を真空中でコーティングする装置が必要であるためコスト的に不利である。
【００２９】
さらに、多くの場合、誘電体多層膜には酸化物等の無機物質が用いられるため、特に、偏光位相差板が高分子である場合には、反射防止コーティングと偏光位相差板との間の密着性がよくないことが多く、また、熱膨張係数の違いから、反射防止膜の膜剥がれやクラック等の製造不良が生じやすいという問題があった。
【００３０】
なお、特許文献３に記載の発明では、波長板の表面でのフレネル反射を減少させるために、微細周期構造の先端をテーパ形状にしているが、フレネル反射を減少させるために有効なテーパ形状やテーパ角度などを特定するパラメータについては何ら記載されておらず、反射防止に有効な波長帯域についても何ら述べられていない。
【００３１】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、簡易な構成により、偏光位相差板におけるフレネル反射を有効に抑制して光のロスおよび透過出射光の強度の振動を低減させることができ、ひいては、光学特性を向上させることができ、コストを削減することができ、製造不良を低減させることができる優れた品質の偏光位相差板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る偏光位相差板の特徴は、基板の厚み方向における少なくとも一方の表面に、複数の凸部が整列された一定の周期を有する回折格子が形成され、前記回折格子の構造複屈折を利用可能に形成された偏光位相差板であって、前記凸部の断面形状が、その底部から頂部にわたってテーパ形状に形成され、少なくとも互いに隣位する凸部同士の間に平坦部が形成され、前記回折格子の周期が、使用する光の波長以下の大きさに形成されている点にある。
【００３３】
そして、この請求項１に係る発明によれば、回折格子における凸部の断面形状を底部から頂部にわたってテーパ形状に形成し、かつ、少なくとも凸部同士の間に平坦部を形成し、さらに、回折格子の周期を使用する光の波長（以下、使用波長と称する）以下とすることによって、反射防止膜をコーティングせずともフレネル反射を有効に抑制することが可能となる。
【００３４】
また、請求項２に係る偏光位相差板の特徴は、請求項１において、前記基板と前記回折格子とが同一物質によって形成され、前記回折格子の周期が、使用波長の２／３以下の大きさに形成されている点にある。
【００３５】
そして、この請求項２に係る発明によれば、更に、基板と回折格子とを同一物質によって形成することにより、コストを削減して量産性を向上させることが可能となり、また、回折格子の周期を使用波長の２／３以下とすることにより、フレネル反射をさらに有効に抑制することが可能となる。
【００３６】
さらに、請求項３に係る偏光位相差板の特徴は、請求項１または２において、前記凸部の底部における前記回折格子の周期の方向の寸法が、前記回折格子の周期の０.７〜０.８倍の寸法に形成されている点にある。
【００３７】
そして、この請求項３に係る発明によれば、更に、凸部の寸法を特定することによって、フレネル反射をより有効に抑制することが可能となる。
【００３８】
さらにまた、請求項４に係る偏光位相差板の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記凸部の断面形状が、三角形状に形成されている点にある。
【００３９】
そして、この請求項４に係る発明によれば、凸部の断面形状を三角形状にすることにより、フレネル反射をさらに有効に抑制することが可能となる。
【００４０】
また、請求項５に係る偏光位相差板の特徴は、請求項２〜４のいずれか１項において、前記基板と前記回折格子とが樹脂材料によって形成され、前記回折格子の周期が４００ｎｍに形成されている点にある。
【００４１】
そして、この請求項５に係る発明によれば、基板と回折格子とを樹脂材料によってより安価に形成することが可能となり、さらに、回折格子の周期を特定することによって、フレネル反射をより有効に抑制することが可能となる。
【００４２】
さらに、請求項６に係る偏光位相差板の特徴は、請求項１〜５のいずれか１項において、前記回折格子が、前記基板の厚み方向における双方の表面に形成されている点にある。
【００４３】
そして、この請求項６に係る発明によれば、基板の厚み方向における双方の表面に回折格子を形成することにより、所望の光学特性を有する偏光位相差板をさらに容易に形成することが可能となる。
【００４４】
さらにまた、請求項７に係る偏光位相差板の特徴は、請求項６において、前記基板の厚み方向における双方の表面に形成された２つの回折格子のそれぞれについての複屈折の総量が、波長λの光に対してともにλ／８（４５°）とされ、偏光位相差板全体としてλ／４板として機能するように形成されている点にある。
【００４５】
そして、この請求項７に係る発明によれば、２つの回折格子の複屈折の総量を特定することにより、光学特性に優れた１／４λ板を簡易に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に係る偏光位相差板によれば、反射防止膜のコーティングをともなわない簡易な構成により、偏光位相差板におけるフレネル反射を有効に抑制して光のロスおよび透過出射光の強度の振動を低減させることができ、ひいては、光学特性を向上させることができ、コストを削減することができ、製造不良を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明に係る偏光位相差板の実施形態について、図３乃至図１６を参照して説明する。
【００４８】
図３に示すように、本実施形態における偏光位相差板５は、所定の厚みを有する基板６を有しており、この基板６の厚み方向の一方の表面には、複数の凸部８が整列された一定の周期Λ（図６参照）を有する回折格子７が形成されている。
【００４９】
また、凸部８の断面形状は、その底部から頂部にわたってテーパ形状に形成されている。
【００５０】
さらに、互いに隣位する凸部８同士の間には、基板６の表面を露出させてなる平坦部９が形成されている。
【００５１】
さらにまた、回折格子７の周期Λは、使用波長以下の大きさ（サブ波長）に形成されている。
【００５２】
また、基板６と回折格子７とは、金型を用いたエンボシングやナノインプリント等の方法により、同一の樹脂材料によって一体的に形成されている。樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィン系、アクリル系、ポリカーボネートなどの熱可塑性の樹脂を用いることができる。また、樹脂材料は、可視光で吸収の少ないものが好ましく、より好ましくは、可視光の波長領域における屈折率が１．５０〜１．５２程度の値をとるものとされている。
【００５３】
ここで、図４に示すように、基板６の厚み方向における双方の表面に、λ／８板として機能する２つの回折格子７をそれぞれ形成することによって、偏光位相差板５として、λ／４板１０を製造することを考える。
【００５４】
この場合に、光学特性に優れたλ／４板１０を容易に製造するために好適な偏光位相差板５の形状や寸法は、以下のようにして求められる。
【００５５】
この偏光位相差板５の好適な形状や寸法は、使用波長の光の反射率が低く、かつ、製造が容易な形状であるかを主眼として、以下の図５乃至図８および表１を用いて決定することができる。
【００５６】
図５は、使用波長λ＝６５０nm、充填率ｆ＝１．０における回折格子７の格子深さ（凸部８の高さ）と複屈折の総量（図５における複屈折（°））との関係を示したものである。図５における充填率は、図６に示すように、回折格子７の周期Λに対する凸部８の底部における回折格子７の周期の方向の寸法（幅寸法）の比ｆ＝ｄ／Λとして定義されたものである。また、図５における複屈折の総量は、前述したＲＣＷＡ法を用いて算出されたものである。
【００５７】
このＲＣＷＡ法を用いた複屈折の総量の算出に際しては、図６に示すように、凸部８のテーパ形状を５段階の階段状の段部で近似した。また、前述したΛやｄ以外にも、各段部の高さのパラメータをｈと定義した。さらに、テーパの直線が、各段部のそれぞれの高さ方向における中点を通ると仮定した。さらにまた、５段階の段部のそれぞれにおける底部の幅寸法を、下の段から順にＬ１〜Ｌ５とし、各段部の幅寸法を、以下のように座標として定義した上で、複屈折の総量を計算した。
【００５８】
Ｌ１（λ／２−９ｄ／２０、λ／２＋９ｄ／２０）
Ｌ２（λ／２−７ｄ／２０、λ／２＋７ｄ／２０）
Ｌ３（λ／２−５ｄ／２０、λ／２＋５ｄ／２０）
Ｌ４（λ／２−３ｄ／２０、λ／２＋３ｄ／２０）
Ｌ５（λ／２−ｄ／２０、λ／２＋ｄ／２０）
さらに、前述したように、回折格子７の周期Λは４２９ｎｍ以下であることが必要であるため、今回は、製造上の精度誤差等を考えてΛ＝４００ｎｍで複屈折の総量を計算した。なお、Λ＝４００ｎｍは、使用波長６５０ｎｍの２／３以下の大きさである。
【００５９】
図７は、図５において複屈折の総量がλ／８（４５°）となる格子深さ（１．２２μｍ）における回折格子７の透過・反射率の波長依存性を示すものである。なお、図５、図７から、回折格子７は、ｆ＝１．０、格子深さ５ｈ＝１．２２μｍのときに使用波長λ＝６５０ｎｍの光に対してλ／８板として機能し、使用波長に対する反射率が２．２％であることが分かった。
【００６０】
図８は、図７と同条件の下での波長と複屈折の総量との関係を示すものである。
【００６１】
同様に、λ＝６５０ｎｍのときの回折格子７の充填率ｆを１．０〜０．３５まで変えていった場合に、回折格子７がλ／８板として機能するときの格子深さとその反射率をＲＣＷＡ法により計算した結果は、次の表１のようになる。
【００６２】
【表１】
2007178793.tif 000003
【００６３】
ちなみに、図９は、図２に示したような通常のラメラ（矩形）形状の回折格子１における図５に相当する図であり、図１０は、図９において回折格子１がλ／８板として機能する格子深さ（５ｈ＝０．７８μｍ）となる場合の回折格子１の透過・反射率の波長依存性を示すものである。図１０において、使用波長λ＝６５０ｎｍに対する反射率は３．２１％であった。
【００６４】
これを、表１に示す反射率と比べると、回折格子７の凸部８の断面形状をテーパ形状にすることによって、ラメラ形状の場合よりも反射率を低減させることができることが分かる。
【００６５】
しかし、同時に、表１から分かることは、充填率ｆの値が変わると、複屈折の総量がλ／８（４５°）となる格子深さとともに、反射率の値も変わるため、単に、回折格子７の凸部８をテーパ形状にしただけでは反射率を下げるのに不十分なことである。
【００６６】
反射率は、凸部８間に形成された平坦部９における回折格子７の周期方向の寸法（幅寸法）が、特定の値をとるときに最小となる。なお、平坦部９の幅寸法は、表１における充填率ｆと対応関係を有しているため、充填率ｆを規定することによって平坦部９の幅寸法が一義的に規定されることになる。
【００６７】
但し、本実施形態においては、金型によって偏光位相差板５を製造する必要上、金型からの抜け性を考えると、なるべく格子深さ５ｈ（凸部８の高さ）は浅い（低い）方が望ましい。
【００６８】
このような反射率の低減および金型からの抜け性（製造容易性）の２つの要素を考慮した場合に、使用波長λ＝６５０ｎｍ、Λ＝４００ｎｍの場合には、充填率ｆが０．６０〜０．８０（好ましくは、０．７０〜０．８０倍）の場合に、λ／８板として反射率が低くなり、かつ、格子深さが浅くなることによって、性能上も製造上も好適な偏光位相差板５になることが分かる。
【００６９】
このようにして、光学特性に優れたλ／４板１０を容易に製造するために好適な偏光位相差板５の形状および寸法を決定することができる。
【００７０】
ちなみに、図１１は、Λ＝４００ｎｍ、λ＝６５０ｎｍでｆ＝０．８のときの格子深さと複屈折の総量との関係を示すものである。また、図１２は、図１１において複屈折の総量が４５°となる格子深さ（１．０７μｍ）における回折格子７の透過・反射率の波長依存性を示すものである。図１３は、このときの回折格子７の一例である。
【００７１】
なお、偏光位相差板５の好適な形状および寸法として、Λ＝４００ｎｍの下での充填率ｆが０．６０〜０．８０であることが好ましいことを既に述べたが、このことは、Λ＝４００ｎｍの下で、回折格子７の凸部８における底部の幅寸法が、２４０ｎｍ〜３２０ｎｍであることが好ましいことと同義である。
【００７２】
次に、表２は、使用波長λ＝７８０ｎｍとした場合の表１と同様の表である。
【００７３】
なお、７８０ｎｍの樹脂の屈折率としてはｎ＝１．５１６を採用した。この値は、具体的には、日本ゼオン製のＺｅｏｎｅｘ−４８０Ｒの屈折率である。
【００７４】
【表２】
2007178793.tif 000004
【００７５】
表２と表１を比べて分かるように、充填率ｆの値を１〜０．４まで変えていった場合に、複屈折の総量がλ／８（４５°）となる格子深さは、光の波長によりそれぞれ異なるが、充填率ｆを変えた場合における格子深さおよび反射率の傾向は表１とほとんど一致している。
【００７６】
すなわち、使用波長λ＝７８０ｎｍにおいても、表１と同様に、充填率ｆが０．６〜０．８の場合に反射率を小さくすることができ、製造が容易なλ／８板を実現することができる。
【００７７】
従って、使用波長にかかわらず、偏光位相差板５の好適な寸法は、Λ＝４００ｎｍの下で充填率が０．６〜０．８の場合となる。
【００７８】
これに対し、図１４に示す偏光位相差板１１は、構造複屈折を有する回折格子１２はラメラ形状（矩形）でありながら、凸部１３の頂点付近のみテ−パ形状になっている。
【００７９】
このような、偏光位相差板１１の回折格子１２は、前述した回折格子７と同様に、回折格子１２の周期をΛ、凸部１３の幅寸法をｄ、凸部１３の矩形部分の高さを２ｈ、テーパ部分の高さをｈ、テーパ部分を５段階で近似した場合に、使用波長λ＝６５０ｎｍ、周期Λ＝４００ｎｍ、矩形部分の充填率ｆ＝０．４の下で図１５、図１６に示す特性を有する。
【００８０】
なお、図１５は、前述した図５と同様の図であり、図１６は、前述した図７と同様の図である。
【００８１】
図１５から、複屈折の総量が４５°となるのは、格子深さが０．８７μｍのときと分かる。また、図１６から、格子深さ０．８７μｍのときの使用波長λ＝６５０ｎｍでの反射率は１．１％であった。
【００８２】
このことを、先ほどの表１と比べると、反射率を十分に下げるためには、図１４のように、凸部１３の先端のみをテーパ形状にするのではなく、図３に示したように、凸部８全体をテーパ形状にした方が有効であることが分かる。
【００８３】
また、製造プロセスの面からも、図１４のような回折格子１２にするよりも、図３に示した回折格子３にする方が、金型からの離型性が良好なため有利である。
【００８４】
また、本実施形態においては、前述のように、テーパ形状を、金型からの樹脂への転写プロセスにより形成することを前提としている。このような転写プロセスとしては、ナノインプリント法、ＵＶインプリント、ホットエンボシング、射出成形などの様々な方法があることが知られている。サブ波長サイズの幅の回折格子形状に関しては、ナノインプリントや光インプリントで作成できるという報告がある。
【００８５】
また、一般に、アスペクト比（充填率ｆに相当）が高い程、金型からの離型時に樹脂の破壊が起こりやすいために製造が難しいことが知られている。
【００８６】
本実施形態においては、回折格子７の凸部８が、離型しやすいテーパ形状に形成されており、しかも、凸部８の高さが、反射率を考慮しつつも可及的に低い高さに形成されているため、製造プロセスの面から非常に有利なものとなっている。
【００８７】
以上述べたように、本実施形態における偏光位相差板５によれば、反射率が低く、かつ、離型性が良好な寸法・形状に形成された回折格子７を有することにより、フレネル反射を有効に抑制することができ、量産性を向上させることができる。また、反射防止膜のコーティングをともなわないため、コストを削減することができ、クラック等の製造不良をなくすことができる。
【００８８】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】従来の偏光位相差板に用いられていた回折格子の構成を模式的に示す斜視図
【図２】従来の偏光位相差板の全体構成を示す斜視図
【図３】本発明に係る偏光位相差板の実施形態を示す斜視図
【図４】本発明に係る偏光位相差板の実施形態において、λ／４板を示す正面図
【図５】本発明に係る偏光位相差板の実施形態において、格子深さと複屈折の総量との関係を示すグラフ
【図６】本発明に係る偏光位相差板の実施形態において、回折格子の複屈折の総量を求める際の凸部の近似形状を示す説明図
【図７】本発明に係る偏光位相差板の実施形態において、回折格子がλ／８板として機能する場合における透過・反射率の波長依存性を示すグラフ
【図８】図７と同条件の下での複屈折の総量と波長との関係を示すグラフ
【図９】従来の偏光位相差板における格子深さと複屈折の総量との関係を示すグラフ
【図１０】従来の偏光位相差板における透過・反射率の波長依存性を示すグラフ
【図１１】本発明に係る偏光位相差板の実施形態において、図５とは充填率が異なる場合における格子深さと複屈折の総量との関係を示すグラフ
【図１２】図１１と同条件の下での透過・反射率の波長依存性を示すグラフ
【図１３】図１１の場合における回折格子の構成を、その具体的な寸法とともに示した説明図
【図１４】本発明の構成を満足しない偏光位相差板の一例を示す説明図
【図１５】図１４の偏光位相差板における格子深さと複屈折の総量との関係を示すグラフ
【図１６】図１５と同条件の下での透過・反射率の波長依存性を示すグラフ
【符号の説明】
【００９０】
５  偏光位相差板
６  基板
７  回折格子
８  凸部
９  平坦部
【図１】
2007178793.tif 000005
【図２】
2007178793.tif 000006
【図３】
2007178793.tif 000007
【図４】
2007178793.tif 000008
【図５】
2007178793.tif 000009
【図６】
2007178793.tif 000010
【図７】
2007178793.tif 000011
【図８】
2007178793.tif 000012
【図９】
2007178793.tif 000013
【図１０】
2007178793.tif 000014
【図１１】
2007178793.tif 000015
【図１２】
2007178793.tif 000016
【図１３】
2007178793.tif 000017
【図１４】
2007178793.tif 000018
【図１５】
2007178793.tif 000019
【図１６】
2007178793.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月22日(2006.9.22)
【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】
基板の厚み方向における少なくとも一方の表面に、複数の凸部が整列された一定の周期を有する回折格子が形成され、前記回折格子の構造複屈折を利用可能に形成された偏光位相差板であって、
前記凸部の断面形状が、その底部から頂部にわたってテーパ形状に形成され、
少なくとも互いに隣位する凸部同士の間に平坦部が形成され、
前記回折格子の周期が、使用する光の波長以下の大きさに形成され、
前記基板と前記回折格子とが同一物質によって形成されていること
を特徴とする偏光位相差板。
【請求項２】
前記回折格子の周期が、使用する光の波長の２／３以下の大きさに形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の偏光位相差板。
【請求項３】
前記凸部の底部における前記回折格子の周期の方向の寸法が、前記回折格子の周期の０.７〜０.８倍の寸法に形成されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の偏光位相差板。
【請求項４】
前記凸部の断面形状が、三角形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏光位相差板。
【請求項５】
前記基板と前記回折格子とが樹脂材料によって形成され、
前記回折格子の周期が４００ｎｍに形成されていること
を特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の偏光位相差板。
【請求項６】
前記回折格子が、前記基板の厚み方向における双方の表面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の偏光位相差板。
【請求項７】
前記基板の厚み方向における双方の表面に形成された２つの回折格子のそれぞれについての複屈折の総量が、波長λの光に対してともにλ／８（４５°）とされ、偏光位相差板全体としてλ／４板として機能するように形成されていること
を特徴とする請求項６に記載の偏光位相差板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る偏光位相差板の特徴は、基板の厚み方向における少なくとも一方の表面に、複数の凸部が整列された一定の周期を有する回折格子が形成され、前記回折格子の構造複屈折を利用可能に形成された偏光位相差板であって、前記凸部の断面形状が、その底部から頂部にわたってテーパ形状に形成され、少なくとも互いに隣位する凸部同士の間に平坦部が形成され、前記回折格子の周期が、使用する光の波長以下の大きさに形成され、前記基板と前記回折格子とが同一物質によって形成されている点にある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
そして、この請求項１に係る発明によれば、回折格子における凸部の断面形状を底部から頂部にわたってテーパ形状に形成し、かつ、少なくとも凸部同士の間に平坦部を形成し、さらに、回折格子の周期を使用する光の波長（以下、使用波長と称する）以下とすることによって、反射防止膜をコーティングせずともフレネル反射を有効に抑制することが可能となる。更に、基板と回折格子とを同一物質によって形成することにより、コストを削減して量産性を向上させることが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、請求項２に係る偏光位相差板の特徴は、請求項１において、前記回折格子の周期が、使用波長の２／３以下の大きさに形成されている点にある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
そして、この請求項２に係る発明によれば、更に、回折格子の周期を使用波長の２／３以下とすることにより、フレネル反射をさらに有効に抑制することが可能となる。
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月27日(2006.12.27)
【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】
基板の厚み方向における少なくとも一方の表面に、複数の凸部が整列された一定の周期を有する回折格子が形成され、前記回折格子の構造複屈折を利用可能に形成された偏光位相差板であって、
前記凸部の断面形状が、その底部から頂部にわたるテーパを有するような三角形状に形成され、かつ、少なくとも互いに隣位する凸部同士の間に平坦部が形成され、さらに、前記回折格子の周期が、使用する光の波長以下の大きさに形成されていることによって、前記基板における前記回折格子が形成された前記表面に、光の反射を防止する反射防止構造が形成され、
前記基板と前記回折格子とが同一物質によって形成され、
前記凸部の底部における前記回折格子の周期の方向の寸法が、前記回折格子の周期の０.７〜０.８倍の寸法に形成されていること
を特徴とする偏光位相差板。
【請求項２】
前記回折格子の周期が、使用する光の波長の２／３以下の大きさに形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の偏光位相差板。
【請求項３】
前記基板と前記回折格子とが樹脂材料によって形成され、
前記回折格子の周期が４００ｎｍに形成されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の偏光位相差板。
【請求項４】
前記回折格子が、前記基板の厚み方向における双方の表面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏光位相差板。
【請求項５】
前記基板の厚み方向における双方の表面に形成された２つの回折格子のそれぞれについての複屈折の総量が、波長λの光に対してともにλ／８（４５°）とされ、偏光位相差板全体としてλ／４板として機能するように形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の偏光位相差板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る偏光位相差板の特徴は、基板の厚み方向における少なくとも一方の表面に、複数の凸部が整列された一定の周期を有する回折格子が形成され、前記回折格子の構造複屈折を利用可能に形成された偏光位相差板であって、前記凸部の断面形状が、その底部から頂部にわたるテーパを有するような三角形状に形成され、かつ、少なくとも互いに隣位する凸部同士の間に平坦部が形成され、さらに、前記回折格子の周期が、使用する光の波長以下の大きさに形成されていることによって、前記基板における前記回折格子が形成された前記表面に、光の反射を防止する反射防止構造が形成され、前記基板と前記回折格子とが同一物質によって形成され、前記凸部の底部における前記回折格子の周期の方向の寸法が、前記回折格子の周期の０.７〜０.８倍の寸法に形成されている点にある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
そして、この請求項１に係る発明によれば、回折格子における凸部の断面形状を底部から頂部にわたるテーパを有するような三角形状に形成し、かつ、少なくとも凸部同士の間に平坦部を形成し、さらに、回折格子の周期を使用する光の波長（以下、使用波長と称する）以下とすることによって形成された反射防止構造により、反射防止膜をコーティングせずともフレネル反射を有効に抑制することが可能となる。更に、基板と回折格子とを同一物質によって形成することにより、コストを削減して量産性を向上させることが可能となる。更に、凸部の寸法を特定することによって、フレネル反射をより有効に抑制することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
さらに、請求項３に係る偏光位相差板の特徴は、請求項１または２において、前記基板と前記回折格子とが樹脂材料によって形成され、前記回折格子の周期が４００ｎｍに形成されている点にある。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
そして、この請求項３に係る発明によれば、基板と回折格子とを樹脂材料によってより安価に形成することが可能となり、さらに、回折格子の周期を特定することによって、フレネル反射をより有効に抑制することが可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
さらにまた、請求項４に係る偏光位相差板の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記回折格子が、前記基板の厚み方向における双方の表面に形成されている点にある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
そして、この請求項４に係る発明によれば、基板の厚み方向における双方の表面に回折格子を形成することにより、所望の光学特性を有する偏光位相差板をさらに容易に形成することが可能となる。
【手続補正１２】
【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】
また、請求項５に係る偏光位相差板の特徴は、請求項４において、前記基板の厚み方向における双方の表面に形成された２つの回折格子のそれぞれについての複屈折の総量が、波長λの光に対してともにλ／８（４５°）とされ、偏光位相差板全体としてλ／４板として機能するように形成されている点にある。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
そして、この請求項５に係る発明によれば、２つの回折格子の複屈折の総量を特定することにより、光学特性に優れた１／４λ板を簡易に形成することが可能となる。