特許 7531645 偏光板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-01

(45)【発行日】2024-08-09

(54)【発明の名称】偏光板

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20240802BHJP

   G02B 1/113 20150101ALI20240802BHJP

   G02B 5/22 20060101ALI20240802BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20240802BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

G02B5/30

G02B1/113

G02B5/22

G03B21/14 Z

G02F1/1335 510

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023038233

(22)【出願日】2023-03-13

(62)【分割の表示】P 2018135721の分割

【原出願日】2018-07-19

(65)【公開番号】P2023076488

(43)【公開日】2023-06-01

【審査請求日】2023-03-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000108410

【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113424

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 信博

(74)【代理人】

【識別番号】100185845

【弁理士】

【氏名又は名称】穂谷野 聡

(72)【発明者】

【氏名】榊原 重司

(72)【発明者】

【氏名】高田 昭夫

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 和幸

(72)【発明者】

【氏名】菅原 利明

(72)【発明者】

【氏名】松野 雄介

【審査官】堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０４６９２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－３３０１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０２７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４５３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９２５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６３１２９１７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１５－０３４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５２４３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｇ０２Ｂ １／１１３

Ｇ０２Ｂ ５／２２

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用波長帯域の光に対して透明である透明基板と、
前記使用波長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、所定方向に延在し、反射層と、誘電体層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料からなる吸収層とがこの順に形成されてなる格子状凸部と、
前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備え、
前記溝部の深さが、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状である偏光板。

【請求項2】

使用波長帯域の光に対して透明である透明基板と、
前記使用波長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、所定方向に延在し、反射層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料と誘電体とが混合されてなる反射抑制層とがこの順に形成されてなる格子状凸部と、
前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備え、
前記溝部の深さが、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状である偏光板。

【請求項3】

使用波長帯域の光に対して透明である透明基板と、
前記使用波長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、所定方向に延在し、Ａｌからなる反射層と、第１のＳｉＯ_２層と、ＦｅＳｉ層と、第２のＳｉＯ_２層とがこの順に形成されてなる格子状凸部と、
前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備え、
前記溝部の深さが、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状である偏光板。

【請求項4】

前記使用波長帯域が、緑色波長帯域を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の偏光板。

【請求項5】

前記使用波長帯域が、青色波長帯域を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の偏光板。

【請求項6】

前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状は、溝部の深さゼロのときの幅の中点を通る垂線に対して非対称である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の偏光板。

【請求項7】

前記溝部の深さがゼロのときの幅の中点を通る垂線と、前記溝部の最深部と前記中点とを通る直線との角度が±２０°以下である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の偏光板。

【請求項8】

前記請求項１乃至７のいずれか１項に記載の偏光板を搭載してなる光学機器。

【請求項9】

使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層された反射層と、誘電体層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料からなる吸収層とをエッチングし、前記使用波長帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなり、深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である溝部とを形成し、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状である偏光板の製造方法。

【請求項10】

使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層された反射層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料と誘電体とが混合されてなる反射抑制層とをエッチングし、前記使用波長帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなり、深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である溝部とを形成し、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状である偏光板の製造方法。

【請求項11】

使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層されたＡｌからなる反射層と、第１のＳｉＯ_２層と、ＦｅＳｉ層と、第２のＳｉＯ_２層とをエッチングし、前記使用波長帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、前記格子状凸部間に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなり、深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である溝部とを形成し、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状である偏光板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、ワイヤーグリッド型の偏光板に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤーグリッド型の偏光板は、高い耐久性を有するため、例えば光密度が大きい液晶プロジェクタにおいて好適に用いられる。このような偏光板において、光学特性上重要な要件は、低反射である。反射率が高い場合、液晶パネルの誤動作の原因や迷光により画質劣化を引き起す。

【0003】

近年、液晶プロジェクタの輝度度化や高精細化により、より低反射な偏光板が望まれている。ワイヤーグリッド型の偏光板は、例えば、反射層と誘電体層と吸収層とを備えており、ワイヤーグリッドと平行なＳ偏光反射率を、上部の誘電層及び吸収層による吸収効果及び３層の干渉効果を用いて抑制する（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１０３７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述したワイヤーグリッド型の偏光板において、グリッド間に、基板の材料、若しくは基板上の下地層の材料を露出させた溝が形成されることがあるが、溝の形状によっては、優れた光学特性が得られないことがあった。

【0006】

本技術は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、優れた光学特性を有する偏光板を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本件発明者らは、鋭意検討を行った結果、溝の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなることにより、優れた光学特性を得ることが可能であることを見出し、本技術を完成させるに至った。

【0008】

すなわち、本技術に係る偏光板は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板と、前記使用波長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、所定方向に延在し、反射層と、誘電体層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料からなる吸収層とがこの順に形成されてなる格子状凸部と、前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備え、前記溝部の深さが、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。
また、本技術に係る偏光板は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板と、前記使用波長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、所定方向に延在し、反射層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料と誘電体とが混合されてなる反射抑制層とがこの順に形成されてなる格子状凸部と、前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備え、前記溝部の深さが、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。
また、本技術に係る偏光板は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層されたＡｌからなる反射層と、第１のＳｉＯ_２層と、ＦｅＳｉ層と、第２のＳｉＯ_２層とをエッチングし、前記使用波長帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、前記格子状凸部間に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなり、深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である溝部とを形成し、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。

【0009】

また、本技術に係る光学機器は、前述の偏光板を搭載してなることを特徴とする。

【0010】

また、本技術に係る偏光板の製造方法は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層された反射層と、誘電体層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料からなる吸収層とをエッチングし、前記使用波長帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなり、深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である溝部とを形成し、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。
また、本技術に係る偏光板の製造方法は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層された反射層と、Ｆｅ又はＴａを含む光吸収性材料と誘電体とが混合されてなる反射抑制層とをエッチングし、前記使用波長帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、前記格子状凸部間の前記透明基板に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなり、深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である溝部とを形成し、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。
また、本技術に係る偏光板の製造方法は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層されたＡｌからなる反射層と、第１のＳｉＯ_２層と、ＦｅＳｉ層と、第２のＳｉＯ_２層とをエッチングし、前記使用波長帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、前記格子状凸部間に凹設され、前記所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなり、深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である溝部とを形成し、前記溝部の前記所定方向に直交する方向の断面の形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本技術によれば、溝部の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなることにより、透過率特性及び反射率特性を向上させることができ、優れた光学特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、溝部の断面形状が略V字状である場合の偏光板の構造を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の偏光板の構造を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、溝部の断面形状が非対称である場合の偏光板の構造を模式的に示す断面図である。

【図4】図４は、具体例１として示す偏光板の構造を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、具体例２として示す偏光板の構造を模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、変形例として示す偏光板の構造を模式的に示す断面図である。

【図7】図７は、従来例である溝部の断面形状が四角形状である場合の偏光板の構成を模式的に示す断面図である。

【図8】図８は、従来例である断面形状を四角形状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図9】図９は、従来例である断面形状を四角形状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図10】図１０は、溝部の断面形状が略Ｖ字状である場合の偏光板の構成を模式的に示す断面図である。

【図11】図１１は、断面形状を略Ｖ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図12】図１２は、断面形状を略Ｖ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図13】図１３は、従来例である断面形状を四角形状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の各波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図14】図１４は、断面形状を略Ｖ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の各波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図15】図１５は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の偏光板の構成を模式的に示す断面図である。

【図16】図１６は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の溝部の構成を模式的に示す断面図である。

【図17】図１７は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の溝部の断面形状の曲線を示すグラフである。

【図18】図１８は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図19】図１９は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図20】図２０は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部の深さに対する緑色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図21】図２１は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部の深さに対する緑色波長帯域の透過軸反射率Ｒｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図22】図２２は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度の関係を示すグラフである。

【図23】図２３は、溝部の断面形状を曲線（ａ）、曲線（ｂ）、曲線（ｃ）としたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図24】図２４は、溝部の断面形状を曲線（ａ）、曲線（ｂ）、曲線（ｃ）としたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図25】図２５は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度がθのときの偏光板について、緑色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図26】図２６は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度がθのときの偏光板について、緑色波長帯域の透過軸反射率Ｒｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図27】図２７は、断面形状を四角形状、略Ｖ字状、又は略Ｕ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板について、緑色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図28】図２８は、断面形状を四角形状、略Ｖ字状、又は略Ｕ字状とした溝部の深さ方向に対する屈折率のシミュレーション結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本技術の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．偏光板
２．偏光板の製造方法
３．光学機器
４．実施例

【0014】

＜１．偏光板＞
本実施の形態に係る偏光板は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板と、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、所定方向に延在し、反射層と反射制御層とを有する格子状凸部と、格子状凸部間に凹設され、所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備える。ここで、溝部は、透明基板に凹設されてもよく、透明基板上に成膜した下地層に凹設されてもよい。下地層は、透明基板の屈折率以下の誘電体からなることが好ましく、ＳｉＯ_２等のＳｉ酸化物であることが好ましい。

【0015】

図１は、溝部の断面形状が略V字状である場合の偏光板の構造を模式的に示す断面図であり、図２は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の偏光板の構造を模式的に示す断面図であり、図３は、溝部の断面形状が非対称である場合の偏光板の構造を模式的に示す断面図である。

【0016】

図１～図３に示すように、偏光板は、透明基板１１と、反射層１２と反射制御層１３とを有する格子状凸部と、格子状凸部間に凹設された溝部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとを備える。

【0017】

格子状凸部は、少なくとも反射層１２と反射制御層１３とを有する。格子状凸部のピッチは、使用帯域の光の波長よりも小さく、具体的には、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。また、格子状凸部の高さに対するワイヤーグリッドの長手方向に平行な方向（Ｙ方向）の長さの比は１０００以上であることが好ましい。また、溝部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの深さに対するＹ方向の長さの比は１０００以上であることが好ましい。また、格子状凸部と溝部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとは、Ｙ方向に平行であることが好ましい。これにより、ミクロンサイズの画素で形成されている液晶素子に用いた場合でも、面内の透過率及び反射率を均一にすることができる。

【0018】

反射層１２は、吸収軸であるＹ方向に使用波長帯域の光に対して反射性を有する光反射性材料が帯状に延在してなるものである。すなわち、反射層１２は、ワイヤーグリッド型偏光子としての機能を有し、透明基板のワイヤーグリッドが形成された面に向かって入射した光のうち、ワイヤー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、ワイヤー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。

【0019】

反射制御層１３は、ＴＥ波を偏光波の選択的光吸収作用によって減衰させる。反射制御層１３の構成を適宜調整することによって、反射層１２で反射したＴＥ波について、反射制御層１３を透過する際に一部を反射し、反射層１２に戻すことができ、また、反射制御層１３を通過した光を干渉により減衰させることができる。

【0020】

反射制御層１３の構成としては、後述するように、例えば、使用波長帯域の光に対して吸収性を有する光吸収性材料からなる吸収層と、誘電体からなる誘電体層との多層膜であっても、光吸収性材料と誘電体とが混合されてなる反射抑制層であってもよい。

【0021】

溝部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる。換言すれば、溝部の断面構造は、最深部から基板表面に向かうに従い基板材料に対して空気部分が大きくなる。また、所定方向に直交する方向の溝部の断面の形状、すなわち、所定方向から見たときの溝部の断面の形状は、底面を有さないことが好ましい。ここで、底面を有さないとは、所定方向に直交する方向の底部の幅が１０ｎｍ以下であることをいう。

【0022】

図１に示す溝部１４Ａのように、所定方向に直交する方向の溝部の断面の形状は、略V字状とすることができる。これにより、緑色波長帯域（波長５２０－５９０ｎｍ）及び赤色波長帯域（波長６００－６８０ｎｍ）において、透過軸透過率Ｔｐを上昇させるとともに透過軸反射率Ｒｐを低下させ、優れた光学特性を得ることができる。また、溝部の断面形状を略Ｖ字状とした場合、溝部の断面形状を四角形状とした場合に比して、青色波長帯域（波長４３０－５１０ｎｍ）の透過軸透過率Ｔｐの低下を抑制させることができる。

【0023】

また、断面形状を略Ｖ字状とした場合の溝部の深さは、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、透過軸透過率Ｔｐを上昇させるとともに透過軸反射率Ｒｐを低下させ、優れた光学特性を得ることができる。

【0024】

また、図２に示す溝部１４Ｂのように、所定方向に直交する方向の溝部の断面の形状は、略Ｕ字状とすることができる。これにより、溝部の断面形状を略Ｖ字状とした場合と同様に、緑色波長帯域（波長５２０－５９０ｎｍ）及び赤色波長帯域（波長６００－６８０ｎｍ）において、透過軸透過率Ｔｐを上昇させるとともに透過軸反射率Ｒｐを低下させ、優れた光学特性を得ることができる。また、溝部の断面形状を略Ｕ字状とした場合、溝部の断面形状を四角形状とした場合に比して、青色波長帯域（波長４３０－５１０ｎｍ）の透過軸透過率Ｔｐの低下を抑制させることできる。

【0025】

断面形状を略Ｕ字状とした場合の溝部の深さは、２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、透過軸透過率Ｔｐを上昇させるとともに透過軸反射率Ｒｐを低下させ、優れた光学特性を得ることができる。

【0026】

また、図３に示す溝部１４Ｃのように、所定方向に直交する方向の溝部の断面の形状は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点を通る垂線に対して非対称とすることができる。すなわち、溝部の断面の形状は、溝部の最深部が深さゼロのときの幅の中点を通る垂線上になくてもよい。より具体的には、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度が±２０°以下であることが好ましい。これにより、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度が０°の偏光板、すなわち、所定方向に直交する方向の溝部の断面の形状が溝部の深さゼロのときの幅の中点を通る垂線に対して対称である偏光板と同等の光学特性を得ることができる。

【0027】

また、溝部の断面の形状が非対称であることにより、少なくとも一方の傾斜が他方よりも小さくなるため、誘電体部、撥水部などの保護膜の形成を容易にすることができる。

【0028】

保護膜は、誘電体部、撥水部などの成膜によって、格子状凸部の表面及び格子状凸部間の溝部の表面に設けられ、耐湿効果、撥水効果などを付与し、信頼性を向上させることができる。

【0029】

誘電体部を構成する誘電体としては、ＳｉＯ_２等のＳｉ酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３、酸化ベリリウム、酸化ビスマス、等の金属酸化物、ＭｇＦ_２、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。これらの中でも、ＳｉＯ_２等のＳｉ酸化物が好ましく用いられる。

【0030】

撥水部は、撥水性化合物を用いて形成され、毛細管現象によりグリッド間に水分が入り込むのを抑制する。具体的な撥水性化合物としては、フルオロアルキル基又はアルキル基を有するシラン化合物、又はリン酸化合物が挙げられ、アルキル鎖の炭素数は、４～２０であることが好ましい。シラン化合物の具体例としては、例えば、ＦＤＴＳ（heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane）、ＰＥＴＳ（pentafuorophenylpropyltrichlorosilane）、ＦＯＴＳ（(tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) trichlorosilane）、ＯＴＳ（n-octadecyltrichlorosilane, (C18)）などが挙げられる。また、リン酸化合物の具体例としては、ＦＯＰＡ（1H,1H,2H,2H-perfluoro-n-octylphosphonic acid）、ＦＤＰＡ（1H,1H,2H,2H-perfluoro-n-decylphosphonic acid）、ＦＨＰＡ（1H,1H,2H,2H-perfluoro-n-hexylphosphonic acid）、ＯＤＰＡ（octadecylphosphonic acid）などが挙げられる。溝部の断面の形状が非対称である場合、少なくとも一方の傾斜が他方よりも小さくなるため、ＣＶＤ、ディップコートなどのコート方法により撥水化合物を溝部に導入することができる。

【0031】

このような構成の光学部材によれば、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、反射層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。すなわち、ＴＥ波は、反射抑制層の偏光波の選択的光吸収作用によって減衰され、反射制御層を透過したＴＥ波は、ワイヤーグリッドとして機能する格子状の反射層によって反射される。

【0032】

ここで、クリッド間の溝部の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなることにより、透過率特性及び反射率特性を向上させることができ、優れた光学特性を得ることができる。また、透過率特性のカスタマー要求は０．１％レベルであるため、偏光板の構造を大幅に変更せずに偏光板の作製プロセスの変更のみによって溝部構造を最適化し、光学特性の向上が達成できることは、産業上、極めて有益である。

【0033】

［具体例１］
図４は、具体例１として示す偏光板の構造を模式的に示す断面図である。図４に示すように、偏光板は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板２１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反射層２２と、第１の誘電体層２３Ａと、吸収層２３Ｂと、第２の誘電体層２３Ｃとをこの順に有する格子状凸部と、格子状凸部間に凹設され、所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備える。すなわち、具体例１として示す偏光板は、反射制御層として、第１の誘電体層２３Ａと、吸収層２３Ｂと、第２の誘電体層２３Ｃとを有するものである。

【0034】

透明基板２１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】

反射層２２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などの金属単体もしくはこれらを含む合金又は半導体材料を用いることができる。

【0036】

第１の誘電体層２３Ａは、例えば、吸収層２３Ｂで反射した偏光に対して、吸収層２３Ｂを透過し、反射層２２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る。実用上、膜厚が最適化されていなくても、吸収層２３Ｂが反射した光を吸収し、コントラストの向上が実現できるので、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。

【0037】

第１の誘電体層２３Ａとしては、ＳｉＯ_２等のＳｉ酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３、酸化ベリリウム、酸化ビスマス、等の金属酸化物、ＭｇＦ_２、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。これらの中でも、Ｓｉ酸化物が好ましく用いられる。

【0038】

吸収層２３Ｂ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、光吸収作用を持つ光吸収性材料からなり、使用帯域の光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－ＦｅＳｉ_２、ＭｇＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＢａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２、ＴａＳｉ等）が挙げられる。また、光吸収性材料として、カーボンナノチューブ、グラフェンなどのカーボン材料を用いてもよい。これらの材料を用いることにより、偏光板は、適用される可視光域に対して高い消光比が得られる。これらの中でも、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。

【0039】

第２の誘電体層２３Ｃは、第１の誘電体層２３Ａと同様の材料を用いることができ、中でも、ＳｉＯ_２等のＳｉ酸化物が好ましく用いられる。

【0040】

［具体例２］
図５は、具体例２として示す偏光板の構造を模式的に示す断面図である。図５に示すように、偏光板は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板３１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反射層３２と、光吸収性材料と誘電体とが混合されてなる反射抑制層３３と有する格子状凸部と、格子状凸部間に凹設され、所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備える。すなわち、具体例２として示す偏光板は、反射制御層として、光吸収性材料と誘電体とが混合されてなる反射抑制層３３を有するものである。

【0041】

透明基板３１及び反射層３２は、それぞれ前述した具体例１に示す偏光板の透明基板２１及び反射層２２と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0042】

反射抑制層３３は、光吸収性材料と誘電体とが混合されてなり、例えば光吸収性材料又は誘電体の濃度が層厚方向に傾斜した濃度分布を有する。

【0043】

光吸収性材料としては、金属材料、半導体材料などが挙げられ、使用帯域の光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－ＦｅＳｉ_２、ＭｇＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＢａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２、ＴａＳｉ等）が挙げられる。また、光吸収性材料として、カーボンナノチューブ、グラフェンなどのカーボン材料を用いてもよい。これらの材料を用いることにより、偏光板は、適用される可視光域に対して高い消光比が得られる。これらの中でも、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。

【0044】

誘電体としては、ＳｉＯ_２等のＳｉ酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３、酸化ベリリウム、酸化ビスマス、等の金属酸化物、ＭｇＦ_２、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。これらの中でも、Ｓｉ酸化物が好ましく用いられる。

【0045】

［変形例］
図６は、変形例として示す偏光板の構造を模式的に示す断面図である。図６に示すように、偏光板は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板４１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反射層４２と、光吸収性材料と誘電体とが混合されてなり、所定方向に直交する方向の幅が先端側ほど小さくなる反射抑制層４３と有する格子状凸部と、格子状凸部間に凹設され、所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを備える。すなわち、変形例として示す偏光板は、具体例２として示す偏光板において、反射抑制層３３が所定方向から見たときに、先端側ほど幅が狭くなったものである。

【0046】

透明基板４１及び反射層４２は、それぞれ前述した具体例２に示す偏光板の透明基板３１及び反射層３２と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0047】

反射抑制層４３は、光吸収性材料と誘電体とが混合されてなり、例えば光吸収性材料又は誘電体の濃度が層厚方向に傾斜した濃度分布を有する。光吸収性材料及び誘電体としては、具体例２と同様のものを用いることができる。

【0048】

また、反射抑制層４３は、所定方向に直交する方向の幅が先端側ほど小さくなるグリッド先端部を有する。グリッド先端部は、例えば等脚台形状を有する先細形状である。グリッド先端部を先細形状とすることにより、ＴＭ波の透過率を向上させることができる。これは、角度のばらつきを持って入射する光に対して散乱を抑制するためと考えられる。

【0049】

なお、前述した変形例は、具体例２に示す偏光板の変形例として説明したが、具体例１に示す偏光板の変形例とすることができる。具体例１に示す偏光板の変形例とする場合、グリッド先端部は、第１の誘電体層２３Ａ、吸収層２３Ｂ、及び第２の誘電体層２３Ｃで構成される。

【0050】

＜２．偏光板の製造方法＞
次に、本実施形態に係る偏光板の製造方法について説明する。本実施形態に係る偏光板の製造方法は、使用波長帯域の光に対して透明である透明基板上に積層された反射層と反射制御層とをエッチングし、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで配列され、所定方向に延在する格子状凸部と、格子状凸部間に凹設され、所定方向に直交する方向の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部とを形成する。

【0051】

以下、偏光板の製造方法について詳細に説明する。先ず、各種膜の成膜工程において、透明基板上に、反射層と、反射制御層とを、例えばスパッタリング法により積層させる。次に、レジストとして感光性樹脂を塗布し、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。

【0052】

次に、レジストによるグリッドパターンを下層の反射層及び反射制御層に転写させ、反射層と反射制御層とを有する格子状凸部を形成するとともに格子状凸部間に溝部を凹設する。反射層、反射制御層、及び透明基板は、それぞれ異なる物質であり、エッチング性に差があるため、材料に合わせて、エッチングガスを変えることが好ましい。例えば、反射層にアルミニウムを使用した場合、塩素系のプラズマを用いることが好ましく、反射制御層にＳｉＯ_２やＦｅＳｉを使用した場合には、フッ素系プラズマを用いることが好ましい。また、Ａｌ_２Ｏ_３を用いた場合には、ＢＣｌ_３を用いることがこのましい。このようにエッチングガスを材料により使い分けることにより、材料の境界の断面形状がエッチング性の違いにより乱れるのを抑制することができ、光学特性の劣化を抑制することができる。

【0053】

本実施の形態では、エッチング条件（ガス流量、ガス圧、出力、透明基板の冷却温度など）を最適化することにより、断面形状の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部を形成する。溝部の形成には、プラズマエッチング装置を用いることが好ましい。材料がＳｉＯ_２である場合、エッチングガスは、ＣＦ系ガス（特にＣＦ_４）とＡｒの混合ガスを用い、ガス圧を０．５～１．０Ｐａ、バイアスを４０～２００Ｗとすることが好ましい。また、ＳｉＯ_２にＡｌが含まれる材料である場合、エッチングガスは、Ｃｌ系ガス（特にＣｌ_２とＢＣｌ_３の混合ガス）を用い、ガス圧を０．５～１．０Ｐａ、バイアスを３０～５０Ｗとすることが好ましい。これにより、断面形状の幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなる溝部が形成され、優れた光学特性を有する偏光板を得ることができる。

【0054】

また、格子状凸部の表面及び格子状凸部間の溝部の表面に、誘電体部、撥水部などの保護膜を成膜してもよい。誘電体部の成膜は、物理蒸着法、化学蒸着法などを用いることができる。これらの中でも、特にＡＬＤ法（Atomic Layer Deposition法、原子堆積法）を用いることが好ましい。これにより、アスペクト比の高いトレンチ構造でも、溝の細部まで均等に誘電体を付着させることができる。

【0055】

また、撥水部は、格子状凸部の表面及び格子状凸部間の溝部の表面に、撥水性化合物を塗布することにより形成することができる。撥水性化合物の塗布方法としては、ディップ塗布、スピンコート、ベーパー処理などが挙げられる。これらの中でも、特にべーパー処理を用いることが好ましい。これにより、撥水性化合物をアスペクト比の高いトレンチ構造の細部まで塗布することができる。

【0056】

＜３．光学機器＞
本実施の形態に係る光学機器は、前述した偏光板を搭載する。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。本実施の形態に係る偏光板は、高い透過率を有するため、高輝度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。

【0057】

本実施の形態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つが本技術に係る偏光板であればよい。例えば、本実施の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及び出射側に配置される偏光板の少なくとも一方が本技術に係る偏光板であればよい。

【実施例】

【0058】

＜４．実施例＞
以下、本技術の実施例について説明する。ワイヤーグリッド型の偏光板において、格子状凸部間の基板に凹設される溝部の形状について、シミュレーションを行った。なお、本技術はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0059】

シミュレーションは、ＲＣＷＡ（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法による電磁界シミュレーションにより行った。シミュレーションには、Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｏｌｖｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ社製のグレーティングシミュレータ「Ｇｓｏｌｖｅｒ」を用いた。

【0060】

［溝部の断面形状が四角形状］
図７は、従来例である溝部の断面形状が四角形状である場合の偏光板の構成を模式的に示す断面図である。図７に示す偏光板は、ガラス基板と、ガラス基板上に１４１ｎｍのピッチＰで配列された幅Ｗ３５ｎｍのＡｌからなる反射層と、反射層上に配置された第１のＳｉＯ_２層と、ＦｅＳｉ層と、第２のＳｉＯ_２層とを備える。反射層の厚みＴ_4２は２５０ｎｍ、第１のＳｉＯ_２層の厚みＴ_4３は５ｎｍ、第１のＦｅＳｉ層の厚みＴ_4４は２５ｎｍ、第２のＳｉＯ_２層の厚みＴ_4５は１５ｎｍとした。また、ＦｅＳｉ層におけるＦｅ含有量は５ａｔｍ％、Ｓｉ含有量は９５ａｔｍ％とした。

【0061】

また、ガラス基板に形成された溝部の断面の形状を四角形とし、その深さをそれぞれ２０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍとしてシミュレーションを行った。

【0062】

表１に、従来例である溝部の断面形状を四角形状としたときの偏光板の各波長帯域の透過軸透過率Ｔｐ及び透過軸反射率Ｒｐの平均値のシミュレーション結果を示す。

【0063】

【表1】

【0064】

また、図８は、従来例である断面形状を四角形状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフであり、図９は、従来例である断面形状を四角形状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【0065】

これらの結果より、溝部の断面形状を四角形状とした場合、青色波長帯域（波長４３０－５１０ｎｍ）の透過軸反射率Ｒｐが大きく上昇し、光学特性が低下することが分かった。また、溝部の深さが６０ｎｍ以上である場合、緑色波長帯域（波長５２０－５９０ｎｍ）の透過軸透過率Ｔｐが低下し、青色波長帯域（波長４３０－５１０ｎｍ）の透過軸透過率Ｔｐが、溝部の深さが０ｎｍである場合よりも低下することが分かった。

【0066】

［溝部の断面形状が略Ｖ字状］
図１０は、溝部の断面形状が略Ｖ字状である場合の偏光板の構成を模式的に示す断面図である。図１０に示す偏光板は、基板に凹設される溝部の断面形状を略Ｖ字状とした以外は、図７に示す偏光板の構成と同様とした。すなわち、この偏光板は、ガラス基板と、ガラス基板上に１４１ｎｍのピッチＰで配列された幅Ｗ３５ｎｍのＡｌからなる反射層と、反射層上に配置された第１のＳｉＯ_２層と、ＦｅＳｉ層と、第２のＳｉＯ_２層とを備える。反射層の厚みＴ_５２は２５０ｎｍ、第１のＳｉＯ_２層の厚みＴ_５３は５ｎｍ、第１のＦｅＳｉ層の厚みＴ_５４は２５ｎｍ、第２のＳｉＯ_２層の厚みＴ_５５は１５ｎｍとした。また、ＦｅＳｉ層におけるＦｅ含有量は５ａｔｍ％、Ｓｉ含有量は９５ａｔｍ％とした。

【0067】

また、ガラス基板に形成された溝部の断面の形状を略Ｖ字状の三角形とし、その深さをそれぞれ２０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍとしてシミュレーションを行った。

【0068】

表２に、溝部の断面形状を略Ｖ字状としたときの偏光板の各波長帯域の透過軸透過率Ｔｐ及び透過軸反射率Ｒｐの平均値のシミュレーション結果を示す。

【0069】

【表2】

【0070】

また、図１１は、断面形状を略Ｖ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１２は、断面形状を略Ｖ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【0071】

また、図１３は、従来例である断面形状を四角形状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の各波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフであり、図１４は、断面形状を略Ｖ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の各波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【0072】

これらの結果より、溝部の断面形状を略Ｖ字状とした場合、緑色波長帯域（波長５２０－５９０ｎｍ）及び赤色波長帯域（波長６００－６８０ｎｍ）において、透過軸透過率Ｔｐを上昇させるとともに透過軸反射率Ｒｐを低下させ、優れた光学特性が得られることが分かった。また、溝部の断面形状を略Ｖ字状とした場合、溝部の断面形状を四角形状とした場合に比して、青色波長帯域（波長４３０－５１０ｎｍ）の透過軸透過率Ｔｐの低下を抑制させることが分かった。また、溝部の深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合、青色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐが、溝部の深さが０ｎｍである場合よりも大きくなり、優れた光学特性が得られることが分かった。

【0073】

［溝部の断面形状が略Ｕ字状］
図１５は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の偏光板の構成を模式的に示す断面図である。図１５に示す偏光板は、基板に凹設される溝部の断面形状を略Ｕ字状とした以外は、図７に示す偏光板の構成と同様とした。すなわち、この偏光板は、ガラス基板と、ガラス基板上に１４１ｎｍのピッチＰで配列された幅Ｗ３５ｎｍのＡｌからなる反射層と、反射層上に配置された第１のＳｉＯ_２層と、ＦｅＳｉ層と、第２のＳｉＯ_２層とを備える。反射層の厚みＴ_５２は２５０ｎｍ、第１のＳｉＯ_２層の厚みＴ_５３は５ｎｍ、第１のＦｅＳｉ層の厚みＴ_５４は２５ｎｍ、第２のＳｉＯ_２層の厚みＴ_５５は１５ｎｍとした。また、ＦｅＳｉ層におけるＦｅ含有量は５ａｔｍ％、Ｓｉ含有量は９５ａｔｍ％とした。

【0074】

また、ガラス基板に形成された溝部の断面の形状を略Ｕ字状とし、その深さをそれぞれ２０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１２０ｎｍとしてシミュレーションを行った。

【0075】

図１６は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の溝部の構成を模式的に示す断面図であり、図１７は、溝部の断面形状が略Ｕ字状である場合の溝部の断面形状の曲線を示すグラフである。

【0076】

図１６及び図１７に示すように、溝部の断面形状は、溝部の深さゼロのときの幅の中点を原点（０，０）とし、グリッド間隔をＷ、溝の深さをＤとしたとき、下記式を満たす２次曲線とした。
Ｙ=（４Ｄ／Ｗ^２）×Ｘ^２－Ｄ

【0077】

すなわち、図１７に示すように、深さが２０ｎｍ～１２０ｎｍの溝部の断面形状の曲線（ａ）～（ｆ）は、下記式とした。
（ａ）Ｙ＝０．００７Ｘ^２－２０、（ｂ）Ｙ＝０．０１５Ｘ^２－４０、（ｃ）Ｙ＝０．０２２Ｘ^２－６０、（ｄ）Ｙ＝０．０２９Ｘ^２－８０、（ｅ）Ｙ＝０．０３６Ｘ^２－１００、（ｆ）Ｙ＝０．０４４Ｘ^２－１２０

【0078】

図１８は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１９は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【0079】

また、図２０は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部の深さに対する緑色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフであり、図２１は、断面形状を略Ｕ字状とした溝部の深さに対する緑色波長帯域の透過軸反射率Ｒｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【0080】

これらの結果より、溝部の断面形状を略Ｕ字状とした場合、緑色波長帯域（波長５２０－５９０ｎｍ）及び赤色波長帯域（波長６００－６８０ｎｍ）において、透過軸透過率Ｔｐを上昇させ、透過軸反射率Ｒｐを低下させ、優れた光学特性が得られることが分かった。また、溝部の断面形状を略Ｕ字状とした場合、溝部の断面形状を四角形状とした場合に比して、青色波長帯域（波長４３０－５１０ｎｍ）の透過軸透過率Ｔｐの低下を抑制させることが分かった。また、溝部の深さが６０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下である場合、緑色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐが大きく、緑色波長帯域の透過軸反射率Ｒｐが小さいため、優れた光学特性が得られることが分かった。

【0081】

［溝部の断面形状が略Ｕ字状（非対称）］
図２２は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度の関係を示すグラフである。図２２において、曲線（ａ）は、Ｙ＝０．０３６Ｘ^２－１００であり、曲線（ｂ）は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、原点と曲線（ｂ）の最深部とを結んだ直線との角度が２０°である曲線を示し、曲線（ｃ）は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、原点と曲線（ｂ）の最深部とを結んだ直線との角度が－２０°である曲線を示す。

【0082】

図２２に示すように、溝部の断面形状を曲線（ａ）、曲線（ｂ）、曲線（ｃ）としたときの偏光板について、シミュレーションを行った。偏光板は、基板に凹設される溝部の断面形状を曲線（ａ）、曲線（ｂ）、曲線（ｃ）とした以外は、図１５に示す偏光板の構成と同様とした。

【0083】

図２３は、溝部の断面形状を曲線（ａ）、曲線（ｂ）、曲線（ｃ）としたときの偏光板の透過軸透過率Ｔｐのシミュレーション結果を示すグラフであり、図２４は、溝部の断面形状を曲線（ａ）、曲線（ｂ）、曲線（ｃ）としたときの偏光板の透過軸反射率Ｒｐのシミュレーション結果を示すグラフである。また、図２５は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度がθのときの偏光板について、緑色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフであり、図２６は、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度がθのときの偏光板について、緑色波長帯域の透過軸反射率Ｒｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。

【0084】

これらの結果より、溝部の深さがゼロのときの幅の中点（原点）を通る垂線と、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度が±２０°以下であることにより、溝部の最深部と原点とを通る直線との角度が０°の偏光板と同等の光学特性が得られることが分かった。

【0085】

［溝部の断面形状の考察］
図２７は、断面形状を四角形状、略Ｖ字状、又は略Ｕ字状とした溝部を所定深さにしたときの偏光板について、緑色波長帯域の透過軸透過率Ｔｐの平均値のシミュレーション結果を示すグラフである。断面形状を四角形状、略Ｖ字状、又は略Ｕ字状とした溝部を有する偏光板は、それぞれ図７、図１０、及び図１５に示す偏光板と同様である。

【0086】

このシミュレーション結果より、溝部の深さを６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることにより、断面形状を四角形状とした溝部に比して、高い透過軸透過率Ｔｐが得られることが分かった。

【0087】

図２８は、断面形状を四角形状、略Ｖ字状、又は略Ｕ字状とした溝部の深さ方向に対する屈折率のシミュレーション結果を示すグラフである。シミュレーションにおいて、空気の屈折率を１．０、基板の屈折率を１．５とし、ピッチを２００ｎｍ、グリッド間幅を１００ｎｍとした。

【0088】

深さが６０ｎｍの四角形状の溝部は、深さが０ｎｍを超え６０ｎｍ未満まで屈折率が１．２５であり、深さが６０ｎｍのとき屈折率が１．５に大きく変化する変化点を有する。一方、深さが６０ｎｍの略Ｖ字状、又は略Ｕ字状の溝部は、幅が深さ方向に向かってゼロになるように小さくなるため、屈折率が１から１．５に徐々に変化し、屈折率の大きな変化点を持っていない。このように屈折率が大きな変化点を持たないように溝部を形成することにより、透過率特性及び反射率特性を向上させるものと考えられる。

【0089】

深さが６０ｎｍの略Ｖ字状の溝部の深さに対する屈折率は、ｙ＝－０．００８３ｘ＋１（－６０≦ｘ≦０）で示される。また、深さが１００ｎｍの略Ｕ字状の溝部の深さに対する屈折率は、ｙ＝２Ｅ－０．８ｘ^４＋２Ｅ－０６ｘ^３＋０．０００１ｘ^２－０．０００４ｘ＋１．００６１（－１００≦ｘ≦０）で示される。又は、深さが１００ｎｍの略Ｕ字状の溝部の深さに対する屈折率は、ｙ＝０．０００５ｘ^２＋０．０７９１ｘ＋４．４２３（－１００≦ｘ≦８０）、ｙ＝２Ｅ－０５ｘ^２＋０．００２１ｘ＋１．００２６（－８０≦ｘ≦０）で示される。

【0090】

よって、溝部の深さが０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の場合、ｙ≦－０．００８３ｘ＋１（－６０≦ｘ≦０）、ｙ≧２Ｅ－０．８ｘ^４＋２Ｅ－０６ｘ^３＋０．０００１ｘ^２－０．０００４ｘ＋１．００６１（－６０≦ｘ≦０）を満たすように、溝部の断面の幅を深さ方向に向かってゼロになるように小さくすればよい。また、溝部の深さが６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の場合、１．５≧ｙ≧２Ｅ－０．８ｘ^４＋２Ｅ－０６ｘ^３＋０．０００１ｘ^２－０．０００４ｘ＋１．００６１（－１００≦ｘ≦－６０）を満たすように、溝部の断面の幅を深さ方向に向かってゼロになるように小さくすればよい。

【符号の説明】

【0091】

１１ 透明基板、１２ 反射層、１３ 反射制御層、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 溝部、 ２１ 透明基板、２２ 反射層、２３Ａ 第１の誘電体層、２３Ｂ 吸収層、２３Ｃ 第２の誘電体層、３１ 透明基板、３２ 反射層、３３ 反射抑制層、４１ 透明基板、４２ 反射層、４３ 反射抑制層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】