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JP2018109754A - Polarizing plate, method for producing the same, and optical instrument - Google Patents

Polarizing plate, method for producing the same, and optical instrument Download PDF

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JP2018109754A JP2017240593A JP2017240593A JP2018109754A JP 2018109754 A JP2018109754 A JP 2018109754A JP 2017240593 A JP2017240593 A JP 2017240593A JP 2017240593 A JP2017240593 A JP 2017240593A JP 2018109754 A JP2018109754 A JP 2018109754A
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吐夢 武田
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Abstract

【課題】高い透過率特性を有するとともに反射率特性の制御に優れた偏光板及びその製造方法、並びにその偏光板を備える光学機器を提供する。【解決手段】ワイヤグリッド構造を有する偏光板1であって、透明基板10と、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、所定方向に延在する格子状凸部11と、を備え、格子状凸部11が、透明基板10側から順に、台座12と、反射層13と、誘電体層14と、吸収層15と、を有し、台座12が、格子状凸部11の延在方向から見たときに台形状を有する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarizing plate having high transmittance characteristics and excellent control of reflectance characteristics, a method for manufacturing the same, and an optical device provided with the polarizing plate. SOLUTION: The polarizing plate 1 has a wire grid structure, and is arranged on the transparent substrate 10 at a pitch shorter than the wavelength of light in the used band and extends in a predetermined direction. 11. The lattice-shaped convex portion 11 has a pedestal 12, a reflective layer 13, a dielectric layer 14, and an absorbing layer 15 in this order from the transparent substrate 10 side, and the pedestal 12 has a lattice-like shape. It has a trapezoidal shape when viewed from the extending direction of the convex portion 11. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、偏光板及びその製造方法、並びに光学機器に関する。   The present invention relates to a polarizing plate, a manufacturing method thereof, and an optical apparatus.

従来、ワイヤグリッド型の偏光板では、使用帯域の光の波長に応じたピッチとグリッド幅(グリッドの配列方向の幅)との関係から、原理的に短波長側ほど光の透過率が低下することが知られている。特に、液晶プロジェクタで使用される可視光領域(赤色帯域:波長λ=600〜680nm、緑色帯域:波長λ=520〜590nm、青色帯域:波長λ=430〜510nm)では、青色帯域が最も透過率が低くなる。   Conventionally, in a wire grid type polarizing plate, the light transmittance decreases in principle on the shorter wavelength side from the relationship between the pitch according to the wavelength of light in the use band and the grid width (width in the grid arrangement direction). It is known. In particular, in the visible light region (red band: wavelength λ = 600 to 680 nm, green band: wavelength λ = 520 to 590 nm, blue band: wavelength λ = 430 to 510 nm) used in a liquid crystal projector, the blue band has the highest transmittance. Becomes lower.

これに対して、偏光板のグリッド幅を狭くすることで透過率を高められることが知られている。しかし、実際にグリッド幅を狭めたパターンを形成することは、製造バラツキが大きくなる等の観点から難易度が高く、偏光板としての信頼性を維持することが困難である。   On the other hand, it is known that the transmittance can be increased by narrowing the grid width of the polarizing plate. However, it is difficult to form a pattern in which the grid width is actually narrowed from the viewpoint of increasing manufacturing variation, and it is difficult to maintain the reliability as a polarizing plate.

そこで、本出願人は、複数の線状金属層と、複数の線状誘電体層と、光吸収作用を有する複数の線状光吸収層とをこの順で透明基板上に有するワイヤグリッド型の無機偏光板において、線状金属層の長手方向に直交する断面における線状金属層の断面形状が、基板側を下底とし線状誘電体層側を上底とする台形状であるとともに、下底の長さが上底の長さよりも長い無機偏光板を提案している(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1の無機偏光板によれば、線状金属層の断面形状によって優れた偏光特性が得られる。   Therefore, the applicant of the present invention is a wire grid type having a plurality of linear metal layers, a plurality of linear dielectric layers, and a plurality of linear light absorption layers having a light absorption function on a transparent substrate in this order. In the inorganic polarizing plate, the cross-sectional shape of the linear metal layer in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the linear metal layer is a trapezoidal shape with the substrate side as the bottom and the linear dielectric layer side as the bottom. An inorganic polarizing plate in which the bottom length is longer than the length of the upper bottom has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to the inorganic polarizing plate of Patent Document 1, excellent polarization characteristics can be obtained by the cross-sectional shape of the linear metal layer.

特開2016−45345号公報JP2016-45345A

しかし、近年では、さらに高い透過率特性を有するとともに反射率特性の制御に優れた偏光板が求められている。本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い透過率特性を有するとともに反射率特性の制御に優れた偏光板及びその製造方法、並びにその偏光板を備える光学機器を提供することにある。   However, in recent years, there has been a demand for a polarizing plate having higher transmittance characteristics and excellent control of reflectance characteristics. The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a polarizing plate having high transmittance characteristics and excellent control of reflectance characteristics, a manufacturing method thereof, and an optical apparatus including the polarizing plate. There is.

上記目的を達成するため本発明は、ワイヤグリッド構造を有する偏光板であって、透明基板(例えば、後述の透明基板10)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(例えば、後述の格子状凸部11)と、を備え、前記格子状凸部が、前記透明基板側から順に、台座(例えば、後述の台座12)と、反射層(例えば、後述の反射層13)と、誘電体層(例えば、後述の誘電体層14)と、吸収層(例えば、後述の吸収層15)と、を有し、前記台座が、前記所定方向から見たときに台形状を有する偏光板(例えば、後述の偏光板1)を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a polarizing plate having a wire grid structure, on a transparent substrate (for example, transparent substrate 10 described later) and a pitch shorter than the wavelength of light in the use band on the transparent substrate. A grid-like convex part (for example, a grid-like convex part 11 described later) that is arranged and extends in a predetermined direction, and the grid-shaped convex part is arranged in order from the transparent substrate side (for example, a base that is described later). 12), a reflective layer (for example, a later-described reflective layer 13), a dielectric layer (for example, a later-described dielectric layer 14), and an absorbing layer (for example, an after-mentioned absorbing layer 15), A pedestal provides a polarizing plate (for example, a polarizing plate 1 described later) having a trapezoidal shape when viewed from the predetermined direction.

前記台座の最小幅が、前記反射層の幅(例えば、後述の反射層の幅c)以上であってもよい。   The minimum width of the pedestal may be equal to or greater than the width of the reflective layer (for example, the width c of the reflective layer described later).

前記台座が、使用帯域の光の波長に対して透明なSi酸化物で構成されていてもよい。   The said base may be comprised with the Si oxide transparent with respect to the wavelength of the light of a use zone | band.

前記格子状凸部の先端に形成されたグリッド先端部(例えば、後述のグリッド先端部17)が、前記所定方向から見たときに、先端側ほど幅が狭くなる方向に側面が傾斜した先細形状を有していてもよい。   A tapered shape with a side surface inclined in a direction in which the width of the grid front end portion (for example, grid front end portion 17 to be described later) formed at the front end of the lattice-shaped convex portion becomes narrower toward the front end side when viewed from the predetermined direction. You may have.

前記グリッド先端部が、前記誘電体層及び前記吸収層で構成され、前記グリッド先端部の最大幅(例えば、後述のグリッド幅b)が、35〜45nmであり、前記反射層の幅が、前記グリッド先端部の最大幅に対して52〜72%であってもよい。   The grid tip is composed of the dielectric layer and the absorbing layer, the maximum width of the grid tip (for example, grid width b described later) is 35 to 45 nm, and the width of the reflective layer is It may be 52 to 72% with respect to the maximum width of the grid tip.

前記グリッド先端部の側面の前記透明基板に対する傾斜角をθとし、前記所定方向から見たときの前記グリッド先端部の高さをa、前記グリッド先端部の最大幅をb、θ=arctan(2a/b)としたときに、2/3≦a/b≦8/7を満たすとともにθ≦θ<90度を満たし、前記傾斜角θが、可視光領域の所定の波長の光の吸収軸方向の反射率を10%以下とする角度範囲から選択されてもよい。 The inclination angle of the side surface of the grid tip with respect to the transparent substrate is θ, the height of the grid tip when viewed from the predetermined direction is a, the maximum width of the grid tip is b, θ 0 = arctan ( 2a / b), 2/3 ≦ a / b ≦ 8/7 is satisfied, θ 0 ≦ θ <90 degrees is satisfied, and the inclination angle θ absorbs light having a predetermined wavelength in the visible light region. You may select from the angle range which makes the reflectance of an axial direction 10% or less.

前記傾斜角θが、前記所定方向から見たときに、前記グリッド先端部の高さ方向の中心位置における前記グリッド先端部の前記側面の接線の傾斜角として規定され、その角度範囲がθ≦80度であってもよい。   The inclination angle θ is defined as an inclination angle of a tangent to the side surface of the grid tip at the center position in the height direction of the grid tip when viewed from the predetermined direction, and the angle range is θ ≦ 80. May be degrees.

前記透明基板が、使用帯域の光の波長に対して透明であり、且つ、ガラス、水晶又はサファイアで構成されていてもよい。   The transparent substrate may be transparent to the wavelength of light in the use band, and may be made of glass, crystal, or sapphire.

前記反射層が、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていてもよい。   The reflective layer may be made of aluminum or an aluminum alloy.

前記誘電体層が、Si酸化物で構成されていてもよい。   The dielectric layer may be made of Si oxide.

前記吸収層が、Fe又はTaを含むとともに、Siを含んで構成されていてもよい。   The absorption layer may include Fe or Ta and Si.

光が入射する前記偏光板の表面が、誘電体からなる保護膜により覆われていてもよい。   The surface of the polarizing plate on which light is incident may be covered with a protective film made of a dielectric.

光が入射する前記偏光板の表面が、有機系撥水膜により覆われていてもよい。   The surface of the polarizing plate on which light is incident may be covered with an organic water-repellent film.

また、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、透明基板上に下地層を形成する下地層形成工程と、前記下地層上に反射層を形成する反射層形成工程と、前記反射層上に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、前記誘電体層上に吸収層を形成する吸収層形成工程と、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エッチング工程と、を有し、前記エッチング工程では、前記下地層をエッチングすることにより、前記格子状凸部の延在方向から見たときに台形状を有する台座を形成する偏光板の製造方法を提供する。   Further, the present invention is a method for manufacturing a polarizing plate having a wire grid structure, wherein a base layer forming step of forming a base layer on a transparent substrate, and a reflective layer forming step of forming a reflective layer on the base layer, A dielectric layer forming step of forming a dielectric layer on the reflective layer; an absorption layer forming step of forming an absorption layer on the dielectric layer; and selectively etching the formed laminate. An etching step of forming a grid-like convex portion arranged on the transparent substrate at a pitch shorter than the wavelength of light in the use band, and in the etching step, the grid layer is etched by etching the base layer. Provided is a method for producing a polarizing plate that forms a pedestal having a trapezoidal shape when viewed from the extending direction of a convex portion.

また、本発明は、前記偏光板を備える光学機器を提供する。   In addition, the present invention provides an optical device including the polarizing plate.

本発明によれば、高い透過率特性を有するとともに反射率特性の制御に優れた偏光板及びその製造方法、並びにその偏光板を備える光学機器を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polarizing plate which was excellent in control of the reflectance characteristic while having a high transmittance | permeability characteristic, its manufacturing method, and an optical apparatus provided with the polarizing plate can be provided.

本発明の一実施形態に係る偏光板を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the polarizing plate which concerns on one Embodiment of this invention. 上記実施形態に係る偏光板の形状パラメータを説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the shape parameter of the polarizing plate which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る偏光板のグリッド先端部の傾斜角を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the inclination | tilt angle of the grid front-end | tip part of the polarizing plate which concerns on the said embodiment. 上記実施形態の変形例1に係る偏光板を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the polarizing plate which concerns on the modification 1 of the said embodiment. 図1に示す構造の偏光板と図4に示す構造の偏光板の透過軸透過率Tpをシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having verified by transmission the transmission axis transmittance Tp of the polarizing plate of the structure shown in FIG. 1, and the polarizing plate of the structure shown in FIG. 図1に示す構造の偏光板の反射層の幅と透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having verified by the simulation the relationship between the width | variety of the reflection layer of the polarizing plate of the structure shown in FIG. 1, and the transmission axis transmittance | permeability Tp. 図1に示す構造の偏光板の反射層の幅とコントラストCRとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having verified by simulation the relationship between the width | variety of the reflection layer of the polarizing plate of the structure shown in FIG. 1, and contrast CR. 台座を有していない偏光板を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the polarizing plate which does not have a base. 図4に示す構造の偏光板と図8に示す構造の偏光板の透過軸透過率Tpをシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having verified by transmission the transmission axis transmittance Tp of the polarizing plate of the structure shown in FIG. 4, and the polarizing plate of the structure shown in FIG. グリッド先端部が矩形状の偏光板を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the polarizing plate whose grid front-end | tip part is a rectangular shape. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=6:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the transmission axis transmittance Tp when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 6: 9. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=6:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと吸収軸反射率Rsとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the absorption axis reflectance Rs when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 6: 9. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=8:11の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the transmission axis transmittance Tp when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 11. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=8:11の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと吸収軸反射率Rsとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the absorption axis reflectance Rs when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 11. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=8:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the transmission axis transmittance Tp when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 9. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=8:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと吸収軸反射率Rsとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the absorption axis reflectance Rs when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 9. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=10:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the transmission axis transmittance Tp when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 10: 9. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=10:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと吸収軸反射率Rsとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the absorption axis reflectance Rs when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 10: 9. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=8:7の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the transmission axis transmittance Tp when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 7. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=8:7の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと吸収軸反射率Rsとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the relationship between the inclination angle θ of the grid tip and the absorption axis reflectance Rs when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 7. It is a graph which shows the result of having verified by simulation. 図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比が8:9の場合について、グリッド先端部の側面の傾斜角θに対する透過軸透過率Tpの実測値とシミュレーション結果とを対比して検証した結果を示すグラフである。In the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1, the measured value of the transmission axis transmittance Tp with respect to the inclination angle θ of the side surface of the grid front end when the ratio of the height a of the grid front end to the grid width b is 8: 9. It is a graph which shows the result verified by comparing with a simulation result. 図1に示す構造の偏光板においてグリッド傾斜角θが異なるときの透過軸透過率Tpの実測値を示すグラフである。2 is a graph showing measured values of transmission axis transmittance Tp when the grid inclination angle θ is different in the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1. 図1に示す構造の偏光板においてグリッド傾斜角θが異なるときの吸収軸透過率Tsの実測値を示すグラフである。2 is a graph showing measured values of absorption axis transmittance Ts when the grid inclination angle θ is different in the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1. 図1に示す構造の偏光板においてグリッド傾斜角θが異なるときの透過軸反射率Rpの実測値を示すグラフである。2 is a graph showing measured values of transmission axis reflectivity Rp when the grid inclination angle θ is different in the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1. 図1に示す構造の偏光板においてグリッド傾斜角θが異なるときの吸収軸反射率Rsの実測値を示すグラフである。2 is a graph showing measured values of absorption axis reflectivity Rs when the grid inclination angle θ is different in the polarizing plate having the structure shown in FIG. 1.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[偏光板]
本発明の一実施形態に係る偏光板は、ワイヤグリッド構造を有する無機偏光板であって、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、この格子状凸部が、透明基板側から順に、台座と、反射層と、誘電体層と、吸収層と、を有する。
[Polarizer]
A polarizing plate according to an embodiment of the present invention is an inorganic polarizing plate having a wire grid structure, and is arranged on a transparent substrate at a pitch (period) shorter than the wavelength of light in a use band and is predetermined on the transparent substrate. A grid-like convex portion extending in the direction. Moreover, this lattice-shaped convex part has a base, a reflection layer, a dielectric material layer, and an absorption layer in order from the transparent substrate side.

図1は、本発明の一実施形態に係る偏光板1を示す断面模式図である。図1に示すように、偏光板1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配列された格子状凸部11と、を備える。格子状凸部11は、透明基板10側から順に、台座12と、反射層13と、誘電体層14と、吸収層15と、を有する。即ち、偏光板1は、台座12、反射層13、誘電体層14及び吸収層15が透明基板10側からこの順に積層されて形成された格子状凸部11が、透明基板10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。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a polarizing plate 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the polarizing plate 1 includes a transparent substrate 10 that is transparent to light in the use band, and a lattice-like protrusion arranged on one surface of the transparent substrate 10 at a pitch shorter than the wavelength of the light in the use band. Unit 11. The lattice-shaped convex portion 11 includes a pedestal 12, a reflective layer 13, a dielectric layer 14, and an absorption layer 15 in order from the transparent substrate 10 side. That is, the polarizing plate 1 has a grid-like convex portion 11 formed by laminating a pedestal 12, a reflective layer 13, a dielectric layer 14 and an absorption layer 15 in this order from the transparent substrate 10 side. It has a wire grid structure arranged in a grid.

ここで、図1に示すように格子状凸部11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状凸部11が配列する方向を、X軸方向と称する。この場合、偏光板1に入射する光は、透明基板10の格子状凸部11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。   Here, as shown in FIG. 1, the extending direction (predetermined direction) of the grid-like convex portions 11 is referred to as a Y-axis direction. A direction perpendicular to the Y-axis direction and in which the grid-like convex portions 11 are arranged along the main surface of the transparent substrate 10 is referred to as an X-axis direction. In this case, the light incident on the polarizing plate 1 is preferably incident from the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction on the side of the transparent substrate 10 on which the grid-like convex portions 11 are formed.

偏光板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軸方向が偏光板1の吸収軸の方向であり、X軸方向が偏光板1の透過軸の方向である。   The polarizing plate 1 utilizes four actions of selective light absorption of a polarized wave due to transmission, reflection, interference, and optical anisotropy, thereby causing a polarized wave (TE wave (S wave (S) (S wave (S)) to be parallel to the Y-axis direction. Wave)) is attenuated, and a polarized wave (TM wave (P wave)) having an electric field component parallel to the X-axis direction is transmitted. Accordingly, the Y-axis direction is the direction of the absorption axis of the polarizing plate 1, and the X-axis direction is the direction of the transmission axis of the polarizing plate 1.

偏光板1の格子状凸部11が形成された側から入射した光は、吸収層15及び誘電体層14を通過する際に一部が吸収されて減衰する。吸収層15及び誘電体層14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13を透過する。一方、吸収層15及び誘電体層14を透過した光のうち、偏光波(TE波(S波))は反射層13で反射される。反射層13で反射されたTE波は、吸収層15及び誘電体層14を通過する際に一部は吸収され、一部は反射して反射層13に戻る。また、反射層13で反射されたTE波は、吸収層15及び誘電体層14を通過する際に干渉して減衰する。以上のようにして、偏光板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。   A part of the light incident from the side of the polarizing plate 1 on which the lattice-shaped convex portions 11 are formed passes through the absorption layer 15 and the dielectric layer 14 and is attenuated. Of the light transmitted through the absorption layer 15 and the dielectric layer 14, the polarized wave (TM wave (P wave)) is transmitted through the reflective layer 13 with high transmittance. On the other hand, of the light transmitted through the absorption layer 15 and the dielectric layer 14, the polarization wave (TE wave (S wave)) is reflected by the reflection layer 13. The TE wave reflected by the reflection layer 13 is partially absorbed when passing through the absorption layer 15 and the dielectric layer 14, and part of the TE wave is reflected back to the reflection layer 13. Further, the TE wave reflected by the reflection layer 13 is attenuated by interference when passing through the absorption layer 15 and the dielectric layer 14. As described above, the polarizing plate 1 can obtain desired polarization characteristics by selectively attenuating the TE wave.

格子状凸部11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、つまり所定方向に直交する断面視で、台形状の台座12と、矩形状のグリッド脚部16と、先細形状のグリッド先端部17と、を有する。
グリッド脚部16は、台座12から垂直に延びて形成される。このグリッド脚部16は、反射層13で構成される。即ち、グリッド脚部16とグリッド先端部17との境界は、反射層13と誘電体層14の境界に位置する。
グリッド先端部17は、所定方向から見たときに、先端側(透明基板10の反対側)ほど幅が狭くなる方向に側面が傾斜した先細形状を有する。より詳しくは、本実施形態のグリッド先端部17は、等脚台形状を有する。このグリッド先端部17は、誘電体層14及び吸収層15で構成される。
As shown in FIG. 1, the grid-shaped convex portions 11 are formed in a trapezoidal pedestal 12 and a rectangular shape when viewed from the extending direction (predetermined direction) of each one-dimensional grid, that is, in a cross-sectional view orthogonal to the predetermined direction. Grid leg portion 16 and a tapered grid tip portion 17.
The grid legs 16 are formed to extend vertically from the base 12. The grid leg 16 is composed of the reflective layer 13. That is, the boundary between the grid leg 16 and the grid tip 17 is located at the boundary between the reflective layer 13 and the dielectric layer 14.
The grid front end portion 17 has a tapered shape whose side surface is inclined in a direction in which the width becomes narrower toward the front end side (opposite side of the transparent substrate 10) when viewed from a predetermined direction. In more detail, the grid front-end | tip part 17 of this embodiment has an isosceles trapezoid shape. The grid tip 17 is composed of a dielectric layer 14 and an absorption layer 15.

グリッド先端部17を先細形状とすることにより、TM波の透過率を高めることができる。このようにTM波の透過率が高まる理由としては、グリッド先端部17を先細形状とすることにより、角度バラツキを持って入射してくる光に対して散乱を抑制する効果があるためと考えられる。   By making the grid tip 17 tapered, the TM wave transmittance can be increased. The reason why the transmittance of the TM wave is increased in this way is considered to be that the grid tip 17 has a tapered shape, and thus has an effect of suppressing scattering with respect to light incident with an angular variation. .

ここで、図2は、本実施形態に係る偏光板1の形状パラメータを説明するための断面模式図である。以下の説明において、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、幅とは、格子状凸部11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1を格子状凸部11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11のX軸方向の繰り返し間隔をピッチPと称する。   Here, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the shape parameters of the polarizing plate 1 according to this embodiment. In the following description, the height means a dimension in a direction perpendicular to the main surface of the transparent substrate 10, and the width means the height when viewed from the Y-axis direction along the extending direction of the lattice-shaped convex portions 11. It means the dimension in the X-axis direction orthogonal to the direction. Further, when the polarizing plate 1 is viewed from the Y-axis direction along the direction in which the lattice-shaped convex portions 11 extend, the repetition interval in the X-axis direction of the lattice-shaped convex portions 11 is referred to as a pitch P.

格子状凸部11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、格子状凸部11のピッチPは、例えば、100nm〜200nmが好ましい。この格子状凸部11のピッチP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箇所についてピッチPを測定し、その算術平均値を格子状凸部11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。   The pitch P of the grid-like convex portions 11 is not particularly limited as long as it is shorter than the wavelength of light in the use band. From the viewpoint of ease of manufacture and stability, the pitch P of the lattice-shaped convex portions 11 is preferably, for example, 100 nm to 200 nm. The pitch P of the grid-like convex portions 11 can be measured by observing with a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. For example, the pitch P can be measured at any four locations using a scanning electron microscope or a transmission electron microscope, and the arithmetic average value can be used as the pitch P of the lattice-shaped convex portions 11. Hereinafter, this measurement method is referred to as electron microscopy.

また、格子状凸部11のグリッド先端部17におけるX軸方向の最大幅を、グリッド幅bと称する。本実施形態では、グリッド幅bは、グリッド先端部17における反射層13側の端部の幅を意味する。具体的には、このグリッド幅bは、35〜45nm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。   Further, the maximum width in the X-axis direction at the grid front end portion 17 of the grid-like convex portion 11 is referred to as a grid width b. In the present embodiment, the grid width b means the width of the end portion on the reflective layer 13 side in the grid front end portion 17. Specifically, the grid width b is preferably 35 to 45 nm. Note that these widths can be measured by, for example, the electron microscopy described above.

また、グリッド先端部17の側面の透明基板10に対する傾斜角を傾斜角θと称し、グリッド先端部17の高さを高さaと称する。ただし、格子状凸部11は、非常に微細な構造であるため、グリッド先端部17の形状は、例えば図3に示すように実際にはある程度の丸みを帯びている。そこで、傾斜角θを、グリッド先端部17の高さaの中心位置、即ち高さa/2の位置におけるグリッド先端部17の側面の透明基板10に対する傾斜角として規定する。このとき、具体的な傾斜角θの範囲は、θ≦80度であることが好ましい。なお、傾斜角θ及び高さaは、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。   In addition, an inclination angle of the side surface of the grid tip portion 17 with respect to the transparent substrate 10 is referred to as an inclination angle θ, and a height of the grid tip portion 17 is referred to as a height a. However, since the grid-like convex part 11 has a very fine structure, the shape of the grid tip part 17 is actually rounded to some extent as shown in FIG. 3, for example. Therefore, the inclination angle θ is defined as the inclination angle with respect to the transparent substrate 10 of the side surface of the grid front end portion 17 at the center position of the height a of the grid front end portion 17, that is, the position of height a / 2. At this time, a specific range of the inclination angle θ is preferably θ ≦ 80 degrees. Note that the inclination angle θ and the height a can be measured by, for example, the above-described electron microscopy.

また、θ=arctan(2a/b)としたとき、本実施形態に係る偏光板1は、2/3≦a/b≦8/7を満たすとともに、θ≦θ<90度を満たすことが好ましい。このとき、傾斜角θは、可視光領域の所定の波長の光の吸収軸方向の反射率を10%以下とする角度範囲から選択されることが好ましい。 When θ 0 = arctan (2a / b), the polarizing plate 1 according to the present embodiment satisfies 2/3 ≦ a / b ≦ 8/7 and satisfies θ 0 ≦ θ <90 degrees. Is preferred. At this time, the inclination angle θ is preferably selected from an angle range in which the reflectance in the absorption axis direction of light having a predetermined wavelength in the visible light region is 10% or less.

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。   The transparent substrate 10 is not particularly limited as long as it is a substrate exhibiting translucency with respect to light in the use band, and can be appropriately selected according to the purpose. “Showing translucency with respect to the light in the use band” does not mean that the light transmittance in the use band is 100%, but the translucency capable of maintaining the function as a polarizing plate. Show it. Examples of the light in the use band include visible light having a wavelength of about 380 nm to 810 nm.

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。   The main surface shape of the transparent substrate 10 is not particularly limited, and a shape (for example, a rectangular shape) according to the purpose is appropriately selected. The average thickness of the transparent substrate 10 is preferably 0.3 mm to 1 mm, for example.

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。   The constituent material of the transparent substrate 10 is preferably a material having a refractive index of 1.1 to 2.2, and examples thereof include glass, crystal, and sapphire. From the viewpoint of cost and light transmittance, it is preferable to use glass, particularly quartz glass (refractive index 1.46) or soda lime glass (refractive index 1.51). The component composition of the glass material is not particularly limited, and for example, an inexpensive glass material such as silicate glass widely distributed as optical glass can be used.

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。   From the viewpoint of thermal conductivity, it is preferable to use quartz or sapphire having high thermal conductivity. Thereby, high light resistance with respect to strong light is obtained, and it is preferably used as a polarizing plate for an optical engine of a projector that generates a large amount of heat.

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状凸部11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。   When a transparent substrate made of an optically active crystal such as quartz is used, it is preferable to arrange the lattice-like convex portions 11 in a direction parallel to or perpendicular to the optical axis of the crystal. Thereby, excellent optical characteristics can be obtained. Here, the optical axis is a direction axis that minimizes the difference in refractive index between O (ordinary ray) and E (extraordinary ray) of light traveling in that direction.

台座12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、つまり所定方向に直交する断面視で、台形状を有する。より詳しくは、本実施形態に係る台座12は、所定方向から見たときに、透明基板10側から反射層13側に向かうに従い幅が狭まるように側面が傾斜した等脚台形状を有する。   As shown in FIG. 1, the pedestal 12 has a trapezoidal shape when viewed from the extending direction (predetermined direction) of each one-dimensional lattice, that is, in a cross-sectional view orthogonal to the predetermined direction. More specifically, the pedestal 12 according to the present embodiment has an isosceles trapezoidal shape whose side surface is inclined so that the width decreases from the transparent substrate 10 side toward the reflective layer 13 side when viewed from a predetermined direction.

台座12の最小幅は、反射層13の幅以上であることが好ましい。即ち、最も幅が狭い台座12における反射層13側の端部の幅は、反射層13の幅以上である。より好ましくは、台座12の最小幅は、反射層13の幅よりも大きく設定される。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。   The minimum width of the base 12 is preferably equal to or greater than the width of the reflective layer 13. That is, the width of the end portion on the reflective layer 13 side of the pedestal 12 having the narrowest width is equal to or larger than the width of the reflective layer 13. More preferably, the minimum width of the base 12 is set larger than the width of the reflective layer 13. Note that these widths can be measured by, for example, the electron microscopy described above.

台座12の膜厚は、特に制限されず、例えば、10nm〜100nmが好ましい。なお、台座12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。   The film thickness of the pedestal 12 is not particularly limited, and is preferably 10 nm to 100 nm, for example. The film thickness of the pedestal 12 can be measured by, for example, the above-described electron microscopy.

台座12は、吸収軸であるY軸方向に帯状に延びた誘電体膜が透明基板10上に配列されてなるものである。台座12の構成材料としては、使用帯域の光に対して透明であり、透明基板10よりも屈折率の小さい材料が好ましく、中でも、SiO等のSi酸化物が好ましい。 The pedestal 12 is formed by arranging a dielectric film extending in a band shape in the Y-axis direction as an absorption axis on the transparent substrate 10. The constituent material of the pedestal 12 is preferably a material that is transparent to light in the use band and has a refractive index smaller than that of the transparent substrate 10, and among these, Si oxides such as SiO 2 are preferable.

台座12は、例えば、透明基板10上に形成された上記の誘電体からなる下地層18に対して、ドライエッチングによる等方性エッチングと異方性エッチングとのバランスを段階的に変化させることにより形成可能である。この場合、図1に示すように、台座12は透明基板10上に形成された下地層18上に配置される。台座12を台形状に形成することにより、屈折率が緩やかに変化するようなモスアイ構造と同等の効果が得られ、光の反射を防止でき、高い透過率特性が得られるものと考えられる。   The pedestal 12 is formed by, for example, changing the balance between isotropic etching by dry etching and anisotropic etching stepwise with respect to the base layer 18 made of the above-described dielectric formed on the transparent substrate 10. It can be formed. In this case, as shown in FIG. 1, the pedestal 12 is disposed on the base layer 18 formed on the transparent substrate 10. By forming the pedestal 12 in a trapezoidal shape, it is considered that an effect equivalent to that of a moth-eye structure in which the refractive index gradually changes can be obtained, light reflection can be prevented, and high transmittance characteristics can be obtained.

反射層13は、台座12上に形成され、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てなるものである。より詳しくは、反射層13は、台座12から垂直に延びており、上記所定方向から見たとき、つまり所定方向に直交する断面視で、矩形状を有する。この反射層13は、ワイヤグリッド型偏光子としての機能を有し、反射層13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13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。   The reflective layer 13 is formed on the pedestal 12 and is formed by arranging metal films extending in a band shape in the Y-axis direction that is the absorption axis. More specifically, the reflective layer 13 extends vertically from the pedestal 12 and has a rectangular shape when viewed from the predetermined direction, that is, in a cross-sectional view orthogonal to the predetermined direction. The reflection layer 13 functions as a wire grid polarizer, attenuates a polarized wave (TE wave (S wave)) having an electric field component in a direction parallel to the longitudinal direction of the reflection layer 13, and reflects the reflection layer 13. Transmits a polarized wave (TM wave (P wave)) having an electric field component in a direction orthogonal to the longitudinal direction.

反射層13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13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13を構成してもよい。   The constituent material of the reflective layer 13 is not particularly limited as long as it is a material having reflectivity with respect to light in the use band. For example, Al, Ag, Cu, Mo, Cr, Ti, Ni, W, Fe, Si , Ge, Te, etc., or an alloy containing one or more of these elements. Especially, it is preferable that the reflection layer 13 is comprised with aluminum or aluminum alloy. In addition to these metal materials, the reflective layer 13 may be composed of an inorganic film or a resin film other than a metal formed with a high surface reflectance by, for example, coloring.

反射層13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13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。   The film thickness of the reflective layer 13 is not particularly limited, and is preferably 100 nm to 300 nm, for example. The film thickness of the reflective layer 13 can be measured by, for example, the above-described electron microscopy.

反射層13の幅cは、台座12の最小幅以下であることが好ましく、より好ましくは台座12の最小幅よりも小さく設定される。また、後述するように、反射層13の幅cは、誘電体層14の最大幅、即ちグリッド先端部17の最大幅であるグリッド幅bよりも小さいことが好ましい。具体的には、反射層13の幅cは、グリッド幅bに対する割合が52〜72%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。   The width c of the reflective layer 13 is preferably equal to or smaller than the minimum width of the pedestal 12, and more preferably set smaller than the minimum width of the pedestal 12. Further, as will be described later, the width c of the reflective layer 13 is preferably smaller than the maximum width of the dielectric layer 14, that is, the grid width b which is the maximum width of the grid tip 17. Specifically, the ratio of the width c of the reflective layer 13 to the grid width b is preferably 52 to 72%. Note that these widths can be measured by, for example, the electron microscopy described above.

反射層13の幅を、台座12の幅やグリッド幅(誘電体層14の幅)bよりも小さくする方法としては、例えばウェットエッチングによる等方性エッチングが挙げられる。上述したように、反射層13は光を反射するが、反射層13の幅を制御することで、光の入射方向から見た反射層13の面積が変更され、反射層13で反射される光の量が変化する。従って、グリッド幅bに占める反射層13の幅の割合を制御することで、偏光板1の光透過特性を制御可能である。   As a method for making the width of the reflective layer 13 smaller than the width of the base 12 or the grid width (width of the dielectric layer 14) b, for example, isotropic etching by wet etching is exemplified. As described above, the reflective layer 13 reflects light, but by controlling the width of the reflective layer 13, the area of the reflective layer 13 viewed from the incident direction of the light is changed, and the light reflected by the reflective layer 13. The amount of changes. Therefore, the light transmission characteristics of the polarizing plate 1 can be controlled by controlling the ratio of the width of the reflective layer 13 to the grid width b.

誘電体層14は、反射層13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ものである。誘電体層14は、吸収層15で反射した偏光に対して、吸収層15を透過して反射層13で反射した偏光の位相が半波長ずれる膜厚で形成される。具体的には、誘電体層14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。この誘電体層14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。   The dielectric layer 14 is formed on the reflective layer 13 and is formed by arranging dielectric films extending in a band shape in the Y-axis direction that is the absorption axis. The dielectric layer 14 is formed with a film thickness such that the polarization of the polarized light reflected by the absorbing layer 15 and transmitted by the absorbing layer 15 and reflected by the reflecting layer 13 is shifted by a half wavelength. Specifically, the film thickness of the dielectric layer 14 is appropriately set within the range of 1 to 500 nm, which can enhance the interference effect by adjusting the polarization phase. The film thickness of the dielectric layer 14 can be measured by, for example, the above-described electron microscopy.

誘電体層14を構成する材料としては、SiO等のSi酸化物、Al、酸化ベリリウム、酸化ビスマス、等の金属酸化物、MgF、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14は、Si酸化物で構成されることが好ましい。 Examples of the material constituting the dielectric layer 14 include Si oxides such as SiO 2 , metal oxides such as Al 2 O 3 , beryllium oxide, bismuth oxide, MgF 2 , cryolite, germanium, titanium dioxide, silicon, Common materials such as magnesium fluoride, boron nitride, boron oxide, tantalum oxide, carbon, or a combination thereof can be given. Especially, it is preferable that the dielectric material layer 14 is comprised with Si oxide.

誘電体層14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13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、誘電体層14の材料を選択することで、偏光板特性を制御することができる。
また、誘電体層14の膜厚や屈折率を適宜調整することにより、反射層13で反射したTE波について、吸収層15を透過する際に一部を反射して反射層13に戻すことができ、吸収層15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。
The refractive index of the dielectric layer 14 is preferably larger than 1.0 and not larger than 2.5. Since the optical characteristics of the reflective layer 13 are also affected by the refractive index of the surroundings, the polarizing plate characteristics can be controlled by selecting the material of the dielectric layer 14.
Further, by appropriately adjusting the film thickness and refractive index of the dielectric layer 14, a part of the TE wave reflected by the reflection layer 13 can be reflected back to the reflection layer 13 when passing through the absorption layer 15. The light that has passed through the absorption layer 15 can be attenuated by interference. In this way, desired polarization characteristics can be obtained by selectively attenuating the TE wave.

吸収層15は、誘電体層14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15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−FeSi、MgSi、NiSi、BaSi、CrSi、CoSi、TaSi等)が挙げられる。これらの材料を用いることにより、偏光板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15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。 The absorption layer 15 is formed on the dielectric layer 14, and is arranged extending in a band shape in the Y-axis direction that is the absorption axis. Examples of the constituent material of the absorption layer 15 include one or more kinds of substances having a light absorption action, such as metal materials and semiconductor materials, whose optical constants are not zero, and are appropriately selected depending on the wavelength range of light to be applied. Is done. Examples of the metal material include elemental elements such as Ta, Al, Ag, Cu, Au, Mo, Cr, Ti, W, Ni, Fe, and Sn, or alloys containing one or more of these elements. Examples of the semiconductor material include Si, Ge, Te, ZnO, and silicide materials (β-FeSi 2 , MgSi 2 , NiSi 2 , BaSi 2 , CrSi 2 , CoSi 2 , TaSi, etc.). By using these materials, the polarizing plate 1 can obtain a high extinction ratio with respect to an applied visible light region. Especially, it is preferable that the absorption layer 15 is comprised including Si while containing Fe or Ta.

吸収層15として半導体材料を用いる場合には、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。   When a semiconductor material is used as the absorption layer 15, the band gap energy of the semiconductor needs to be equal to or lower than the use band because the band gap energy of the semiconductor is involved in the absorption action. For example, in the case of using visible light, it is necessary to use a material having a wavelength of 400 nm or more, that is, a band gap of 3.1 ev or less.

吸収層15の膜厚は、特に制限されず、例えば、10nm〜100nmが好ましい。この吸収層15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。
なお、吸収層15は、蒸着法やスパッタ法により、高密度の膜として形成可能である。また、吸収層15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。
The film thickness of the absorption layer 15 is not particularly limited, and is preferably 10 nm to 100 nm, for example. The film thickness of the absorption layer 15 can be measured by, for example, the above-described electron microscopy.
The absorption layer 15 can be formed as a high-density film by vapor deposition or sputtering. Moreover, the absorption layer 15 may be comprised from 2 or more layers from which a structural material differs.

以上の構成を備える本実施形態に係る偏光板1は、誘電体層14と吸収層15との間に、拡散バリア層を有していてもよい。即ちこの場合には、格子状凸部11は、透明基板10側から順に、台座12と、反射層13と、誘電体層14と、拡散バリア層と、吸収層15と、を有する。拡散バリア層を有することにより、吸収層15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等の金属膜で構成される。   The polarizing plate 1 according to the present embodiment having the above configuration may have a diffusion barrier layer between the dielectric layer 14 and the absorption layer 15. That is, in this case, the lattice-shaped convex portion 11 includes a pedestal 12, a reflective layer 13, a dielectric layer 14, a diffusion barrier layer, and an absorption layer 15 in order from the transparent substrate 10 side. By having the diffusion barrier layer, diffusion of light in the absorption layer 15 is prevented. This diffusion barrier layer is made of a metal film such as Ta, W, Nb, or Ti.

また、本実施形態に係る偏光板1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。具体的には、少なくともグリッド先端部17の側面(傾斜面)が保護膜により覆われていることが好ましい。保護膜は、誘電体膜で構成され、例えば偏光板1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。   Further, in the polarizing plate 1 according to the present embodiment, the surface on the light incident side may be covered with a protective film made of a dielectric material in a range that does not affect the change in optical characteristics. Specifically, it is preferable that at least the side surface (inclined surface) of the grid tip 17 is covered with a protective film. The protective film is made of a dielectric film, and can be formed on the surface of the polarizing plate 1 (surface on which the wire grid is formed) by using CVD (Chemical Vapor Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition), for example. is there. Thereby, the oxidation reaction more than necessary for the metal film can be suppressed.

さらに、本実施形態に係る偏光板1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。具体的には、少なくともグリッド先端部17の側面(傾斜面)が有機系撥水膜により覆われていることが好ましい。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1の耐湿性等の信頼性を向上できる。   Furthermore, in the polarizing plate 1 according to the present embodiment, the surface on the light incident side may be covered with an organic water-repellent film. Specifically, it is preferable that at least the side surface (inclined surface) of the grid tip portion 17 is covered with an organic water-repellent film. The organic water-repellent film is made of, for example, a fluorine-based silane compound such as perfluorodecyltriethoxysilane (FDTS), and can be formed by using, for example, the above-described CVD or ALD. Thereby, reliability, such as moisture resistance of the polarizing plate 1, can be improved.

[偏光板の製造方法]
本実施形態に係る偏光板1の製造方法は、下地層形成工程と、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、を有する。
[Production method of polarizing plate]
The manufacturing method of the polarizing plate 1 according to the present embodiment includes a base layer forming step, a reflective layer forming step, a dielectric layer forming step, an absorbing layer forming step, and an etching step.

下地層形成工程では、透明基板10上に下地層を形成する。反射層形成工程では、下地層形成工程で形成された下地層上に、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。   In the underlayer forming step, an underlayer is formed on the transparent substrate 10. In the reflective layer forming step, a reflective layer is formed on the base layer formed in the base layer forming step. In the dielectric layer forming step, a dielectric layer is formed on the reflective layer formed in the reflective layer forming step. In the absorbing layer forming step, an absorbing layer is formed on the dielectric layer formed in the dielectric layer forming step. In each of these layer forming steps, each layer can be formed by, for example, sputtering or vapor deposition.

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10上に配列される格子状凸部11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状凸部11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。   In the etching step, the lattice-shaped convex portions 11 arranged on the transparent substrate 10 at a pitch shorter than the wavelength of the light in the use band are selectively etched by the laminated body formed through the above-described respective layer forming steps. Form. Specifically, a one-dimensional lattice-like mask pattern is formed by, for example, a photolithography method or a nanoimprint method. And the lattice-like convex part 11 arranged on the transparent substrate 10 with a pitch shorter than the wavelength of the light of a use zone | band is formed by selectively etching the said laminated body. As an etching method, for example, a dry etching method using an etching gas corresponding to an object to be etched is used.

特に本実施形態では、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)を最適化することにより、グリッド先端部17の側面に傾斜を持たせた先細形状を形成する。また、上記エッチング条件を最適化することにより、下地層18をエッチングして格子状凸部11の延在方向から見たときに台形状を有する台座12を形成する。   In particular, in the present embodiment, a tapered shape in which the side surface of the grid tip portion 17 is inclined is formed by optimizing the etching conditions (gas flow rate, gas pressure, output, cooling temperature of the transparent substrate). Further, by optimizing the etching conditions, the base layer 18 is etched to form the pedestal 12 having a trapezoidal shape when viewed from the extending direction of the grid-like convex portions 11.

なお、本実施形態に係る偏光板1の製造方法は、少なくともグリッド先端部17の側面(傾斜面)を保護膜で被覆する工程を有していてもよい。さらには、本実施形態に係る偏光板1の製造方法は、少なくともグリッド先端部17の側面(傾斜面)を有機系撥水膜で被覆する工程をさらに有していてもよい。
以上により、本実施形態に係る偏光板1が製造される。
In addition, the manufacturing method of the polarizing plate 1 which concerns on this embodiment may have the process of coat | covering the side surface (inclined surface) of the grid front-end | tip part 17 with a protective film at least. Furthermore, the manufacturing method of the polarizing plate 1 according to the present embodiment may further include a step of covering at least the side surface (inclined surface) of the grid tip 17 with an organic water repellent film.
Thus, the polarizing plate 1 according to this embodiment is manufactured.

[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偏光板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。本実施形態に係る偏光板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。
[Optical equipment]
The optical apparatus according to the present embodiment includes the polarizing plate 1 according to the present embodiment described above. Examples of the optical device include a liquid crystal projector, a head-up display, and a digital camera. Since the polarizing plate 1 according to the present embodiment is an inorganic polarizing plate that is superior in heat resistance compared to an organic polarizing plate, it is suitable for applications such as liquid crystal projectors and head-up displays that require heat resistance.

本実施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つが本実施形態に係る偏光板1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及び出射側に配置される偏光板の少なくとも一方が本実施形態に係る偏光板1であればよい。   When the optical apparatus according to the present embodiment includes a plurality of polarizing plates, at least one of the plurality of polarizing plates may be the polarizing plate 1 according to the present embodiment. For example, when the optical apparatus according to the present embodiment is a liquid crystal projector, at least one of the polarizing plates disposed on the incident side and the emitting side of the liquid crystal panel may be the polarizing plate 1 according to the present embodiment.

以上説明した偏光板1及びその製造方法、並びに光学機器によれば、次のような効果が奏される。   According to the polarizing plate 1, the manufacturing method thereof, and the optical device described above, the following effects are exhibited.

本実施形態に係る偏光板1では、透明基板10側から順に、台座12と、反射層13と、誘電体層14と、吸収層15と、を有する格子状凸部11を備えるワイヤグリッド構造の偏光板1において、台座12を台形状に形成することにより、台座12において屈折率が緩やかに変化するようなモスアイ構造と同等の効果が得られる。そのため、光の反射をより防止でき、高い透過率特性が得られると考えられる。従って、本実施形態によれば、高い透過率特性を有するとともに反射率特性の制御に優れた偏光板1及びその製造方法、並びにその偏光板1を備える光学機器を提供できる。   The polarizing plate 1 according to the present embodiment has a wire grid structure including a grid-like convex portion 11 having a pedestal 12, a reflective layer 13, a dielectric layer 14, and an absorption layer 15 in order from the transparent substrate 10 side. In the polarizing plate 1, by forming the pedestal 12 in a trapezoidal shape, an effect equivalent to that of the moth-eye structure in which the refractive index gradually changes in the pedestal 12 can be obtained. Therefore, it is considered that reflection of light can be further prevented and high transmittance characteristics can be obtained. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a polarizing plate 1 having high transmittance characteristics and excellent control of reflectance characteristics, a manufacturing method thereof, and an optical apparatus including the polarizing plate 1.

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。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The deformation | transformation and improvement in the range which can achieve the objective of this invention are included in this invention.

図4は、本実施形態の変形例1に係る偏光板1Aを示す断面模式図である。この偏光板1Aの格子状凸部11Aでは、グリッド脚部16Aを構成する反射層13Aの幅と、グリッド先端部17を構成する誘電体層14の最大幅(グリッド幅)とが同一となっている以外は、上記実施形態と同一の構成である。また、この偏光板1Aでは、反射層13Aの幅は、台座12の最小幅と同一となっている。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a polarizing plate 1A according to Modification 1 of the present embodiment. In the grid-like convex portion 11A of the polarizing plate 1A, the width of the reflective layer 13A constituting the grid leg portion 16A and the maximum width (grid width) of the dielectric layer 14 constituting the grid tip portion 17 are the same. Except for this, the configuration is the same as that of the above embodiment. In the polarizing plate 1 </ b> A, the width of the reflective layer 13 </ b> A is the same as the minimum width of the pedestal 12.

この偏光板1Aによれば、上記実施形態と同様に、台座12を台形状に形成することにより、台座12において屈折率が緩やかに変化するようなモスアイ構造と同等の効果が得られる。そのため、光の反射をより防止でき、高い透過率特性が得られると考えられる。従って、この変形例1に係る偏光板1Aによれば、高い透過率特性を有するとともに反射率特性の制御に優れた偏光板1A及びその製造方法、並びにその偏光板1Aを備える光学機器を提供できる。   According to this polarizing plate 1A, as in the above embodiment, by forming the pedestal 12 in a trapezoidal shape, an effect equivalent to that of a moth-eye structure in which the refractive index of the pedestal 12 changes gently can be obtained. Therefore, it is considered that reflection of light can be further prevented and high transmittance characteristics can be obtained. Therefore, according to the polarizing plate 1A according to the first modification, it is possible to provide a polarizing plate 1A having a high transmittance characteristic and excellent in controlling the reflectance characteristic, a manufacturing method thereof, and an optical apparatus including the polarizing plate 1A. .

なお、上記実施形態において、グリッド先端部とグリッド脚部との境界は反射層と誘電体層の境界にあり、グリッド先端部には誘電体層及び吸収層を含むものとしたが、これには限られない。グリッド先端部は、反射層を含んだ吸収層と誘電体層とで構成される構成、あるいは吸収層のみで構成される構成も可能である。ただし、グリッド先端部に反射層を含むことによって、偏光板を透過するTM波の透過率をより大きく向上させることができる。
また、本実施形態の偏光板の用途は、液晶プロジェクタに限られない。透過軸方向の偏光の透過率力が高い偏光板として、種々の用途に利用することが可能である。
In the above embodiment, the boundary between the grid tip and the grid leg is at the boundary between the reflective layer and the dielectric layer, and the grid tip includes the dielectric layer and the absorption layer. Not limited. The grid tip may be configured with an absorption layer including a reflective layer and a dielectric layer, or may be configured only with an absorption layer. However, the transmittance of the TM wave transmitted through the polarizing plate can be greatly improved by including a reflective layer at the grid tip.
The application of the polarizing plate of the present embodiment is not limited to a liquid crystal projector. As a polarizing plate having a high transmittance power of polarized light in the transmission axis direction, it can be used for various applications.

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。   Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1及び2>
実施例1では、図1に示す構造の偏光板1をシミュレーションに供した。また、実施例2では、図4に示す構造の偏光板1Aをシミュレーションに供した。より具体的には、これらの偏光板の光学特性について、RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis)法による電磁界シミュレーションにより検証した。シミュレーションには、Grating Solver Development社のグレーティングシミュレータGsolverを用いた。なお、以下で説明する他の実施例のシミュレーションも同様である。
<Examples 1 and 2>
In Example 1, the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1 was used for the simulation. In Example 2, the polarizing plate 1A having the structure shown in FIG. 4 was used for the simulation. More specifically, the optical characteristics of these polarizing plates were verified by electromagnetic field simulation by the RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis) method. For the simulation, a grating simulator Gsolver manufactured by Grafting Solver Development was used. The simulations of the other embodiments described below are the same.

図5は、図1に示す構造の偏光板1と図4に示す構造の偏光板1Aの透過軸透過率Tpをシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。図5中、横軸が波長λ(nm)を示しており、縦軸が透過軸透過率Tp(%)を示している。ここで、透過軸透過率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。また、図5中、実線で示される反射層の幅が誘電体層の幅より狭いものが図1の偏光板1を表しており、破線で示される反射層の幅が誘電体層の幅と同一のものが図4の偏光板1Aを表している。   FIG. 5 is a graph showing the results of verifying the transmission axis transmittance Tp of the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1 and the polarizing plate 1A having the structure shown in FIG. 4 by simulation. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the wavelength λ (nm), and the vertical axis indicates the transmission axis transmittance Tp (%). Here, the transmission axis transmittance Tp means the transmittance of polarized light (TM wave) in the transmission axis direction (X-axis direction) incident on the polarizing plate. In FIG. 5, the reflective layer shown by a solid line whose width is narrower than the width of the dielectric layer represents the polarizing plate 1 of FIG. 1, and the width of the reflective layer shown by a broken line is the width of the dielectric layer. The same thing represents the polarizing plate 1A of FIG.

この図5に示すように、図1に示す構造の偏光板1と図4に示す構造の偏光板1Aいずれも高い透過軸透過率が得られることが確認された。また、誘電体層の幅よりも反射層の幅を小さく(狭く)することにより、青色帯域の光(λ=430〜510nm)から赤色帯域の光(λ=600〜680nm)に亘る可視光領域全体において透過軸透過率Tpが向上していることが確認された。   As shown in FIG. 5, it was confirmed that both the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1 and the polarizing plate 1A having the structure shown in FIG. Further, by making the width of the reflective layer smaller (narrower) than the width of the dielectric layer, a visible light region extending from blue band light (λ = 430 to 510 nm) to red band light (λ = 600 to 680 nm). It was confirmed that the transmission axis transmittance Tp was improved as a whole.

<実施例3>
実施例3では、図1に示す構造の偏光板1において、グリッド幅を35nm、40nm、45nm、50nm、55nmに変更するとともに、各グリッド幅に占める反射層の幅の比率を変化させた偏光板をシミュレーションに供した。より具体的には、入射光が緑色帯域の光(波長λ=520〜590nm)について、シミュレーションを実施した。
<Example 3>
In Example 3, in the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1, the grid width is changed to 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, and 55 nm, and the ratio of the width of the reflective layer in each grid width is changed. Was subjected to simulation. More specifically, the simulation was performed with respect to light in the green band (wavelength λ = 520 to 590 nm).

図6は、図1に示す構造の偏光板1の反射層の幅と透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。より詳しくは、図6は、グリッド幅に占める反射層の幅の比率と透過軸透過率Tpとの関係を示している。横軸が反射層の幅比率(%)を示しており、縦軸が透過軸透過率Tp(%)を示している。
また、図7は、図1に示す構造の偏光板1の反射層の幅とコントラストCRとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。より詳しくは、グリッド幅に占める反射層の幅の比率とコントラストCRとの関係を示している。横軸が反射層の幅比率(%)を示しており、縦軸がコントラストCRを示している。
ここで、コントラストCRとは、吸収軸透過率Tsに対する透過軸透過率Tpの比(透過軸透過率Tp/吸収軸透過率Ts)を意味する。吸収軸透過率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。
FIG. 6 is a graph showing the result of verifying the relationship between the width of the reflective layer of the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1 and the transmission axis transmittance Tp by simulation. More specifically, FIG. 6 shows the relationship between the ratio of the width of the reflective layer to the grid width and the transmission axis transmittance Tp. The horizontal axis indicates the width ratio (%) of the reflective layer, and the vertical axis indicates the transmission axis transmittance Tp (%).
FIG. 7 is a graph showing the result of verifying the relationship between the width of the reflective layer of the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1 and the contrast CR by simulation. More specifically, the relationship between the ratio of the width of the reflective layer to the grid width and the contrast CR is shown. The horizontal axis indicates the width ratio (%) of the reflective layer, and the vertical axis indicates the contrast CR.
Here, the contrast CR means the ratio of the transmission axis transmittance Tp to the absorption axis transmittance Ts (transmission axis transmittance Tp / absorption axis transmittance Ts). The absorption axis transmittance Ts means the transmittance of polarized light (TE wave) in the absorption axis direction (Y-axis direction) incident on the polarizing plate.

図6に示すように、グリッド幅が狭くなるほど、透過軸透過率Tpは高くなることが分かる。また、グリッド幅が同じであれば、グリッド幅に占める反射層の幅の比率が小さくなるほど、透過軸透過率Tpは高くなることが分かる。例えば、グリッド幅が35nmであり、グリッド幅に占める反射層の幅の比率が100%である場合と、グリッド幅が45nmであり、グリッド幅に占める反射層の幅の比率が約67%である場合とを比較すると、概ね同じ透過軸透過率Tpが得られている。   As shown in FIG. 6, it can be seen that the transmission axis transmittance Tp increases as the grid width decreases. It can also be seen that if the grid width is the same, the transmission axis transmittance Tp increases as the ratio of the width of the reflective layer to the grid width decreases. For example, when the grid width is 35 nm and the ratio of the width of the reflective layer to the grid width is 100%, the grid width is 45 nm and the ratio of the width of the reflective layer to the grid width is about 67%. When compared with the case, substantially the same transmission axis transmittance Tp is obtained.

上述したように、グリッド幅を狭めることは製造バラツキの観点からも難易度が高く、グリッド幅を狭めたことにより偏光板としての信頼性を維持することも難しい。これに対して、本実施例によれば、グリッド幅に占める反射層の幅の比率を制御することで、実際のグリッド幅よりも狭いグリッド幅に対応する透過軸透過率Tpが得られる。そのため、本実施例によれば、必ずしも所望の光透過特性に合わせてグリッド幅を狭める必要がなくなるため、製造バラツキを抑制でき、信頼性を高めることができる。   As described above, it is difficult to reduce the grid width from the viewpoint of manufacturing variation, and it is difficult to maintain the reliability of the polarizing plate by reducing the grid width. On the other hand, according to the present embodiment, the transmission axis transmittance Tp corresponding to the grid width narrower than the actual grid width can be obtained by controlling the ratio of the width of the reflective layer to the grid width. Therefore, according to the present embodiment, it is not always necessary to narrow the grid width in accordance with desired light transmission characteristics, so that manufacturing variations can be suppressed and reliability can be improved.

また、図7に示すように、いずれのグリッド幅においても、グリッド幅に占める反射層の幅の比率の変化(透過軸透過率Tpの増加)に伴ってコントラストCRも変化することが分かる。従って、偏光板の透過率特性を向上させるとともに、任意のコントラストCRが得られることが分かる。   In addition, as shown in FIG. 7, it can be seen that the contrast CR also changes with any change in the ratio of the width of the reflective layer to the grid width (increase in the transmission axis transmittance Tp). Therefore, it can be seen that the transmittance characteristic of the polarizing plate is improved and an arbitrary contrast CR is obtained.

ところで、上述したように偏光板の用途の1つとしてプロジェクタ用途がある。偏光板がプロジェクタに用いられる場合、近年ではより高い透過軸透過率とより高いコントラストが求められていることから、透過軸透過率Tpが93.5%以上であることが好ましく(図6中のTp狙い値参照)、コントラストCRが500より大きいことが好ましい(図7中のCR狙い値参照)とされている。   By the way, as described above, there is a projector application as one of the applications of the polarizing plate. When a polarizing plate is used in a projector, since a higher transmission axis transmittance and higher contrast are required in recent years, the transmission axis transmittance Tp is preferably 93.5% or more (in FIG. 6). The contrast CR is preferably larger than 500 (refer to the CR target value in FIG. 7).

ここで、各グリッド幅において、透過軸透過率Tpが93.5%以上となるときのグリッド幅に占める反射層の幅の比率と、コントラストが500となるときのグリッド幅に占める反射層の幅の比率を表1に示す。   Here, in each grid width, the ratio of the width of the reflective layer to the grid width when the transmission axis transmittance Tp is 93.5% or more, and the width of the reflective layer to the grid width when the contrast is 500 The ratio is shown in Table 1.

Figure 2018109754
Figure 2018109754

表1に示すように、グリッド幅が45nmである場合に、コントラストCRが500となるときのグリッド幅に占める反射層の幅の比率が最も小さい。従って、コントラストCRを500より大きくするためには、グリッド幅に占める反射層の幅の比率は、概ね50%以上であることが好ましいと言える。   As shown in Table 1, when the grid width is 45 nm, the ratio of the width of the reflective layer to the grid width when the contrast CR is 500 is the smallest. Therefore, in order to make the contrast CR larger than 500, it can be said that the ratio of the width of the reflective layer to the grid width is preferably about 50% or more.

また、透過軸透過率Tpが93.5%以上となるのは、グリッド幅が35nmの場合には、グリッド幅に占める反射層の幅の比率が72.0%以下の場合である。同様に、グリッド幅が40nmの場合には、グリッド幅に占める反射層の幅の比率が60.0%以下の場合であり、グリッド幅が45nmの場合には、グリッド幅に占める反射層の幅の比率が52.2%以下の場合である。従って、透過軸透過率Tpを93.5%以上とするためには、グリッド幅は35nm〜45nmの範囲であり、グリッド幅に占める反射層の幅の比率をX%とすると、X%の好ましい範囲は52%〜72%であると言える。   Further, the transmission axis transmittance Tp is 93.5% or more when the ratio of the width of the reflective layer to the grid width is 72.0% or less when the grid width is 35 nm. Similarly, when the grid width is 40 nm, the ratio of the width of the reflective layer to the grid width is 60.0% or less. When the grid width is 45 nm, the width of the reflective layer occupies the grid width. The ratio is 52.2% or less. Therefore, in order to set the transmission axis transmittance Tp to 93.5% or more, the grid width is in the range of 35 nm to 45 nm, and the ratio of the width of the reflective layer to the grid width is preferably X%. It can be said that the range is 52% to 72%.

なお、本実施例では、入射光が緑色帯域の光(波長λ=520〜590nm)についてシミュレーションを実施したが、入射光が赤色帯域の光(波長λ=600〜680nm)又は青色帯域の光(λ=430〜510nm)であっても、グリッド幅に占める反射層の幅の比率X%が多少前後するものの、同様の結果が得られる。   In this example, the simulation was performed for incident light having a green band light (wavelength λ = 520 to 590 nm). However, the incident light has a red band light (wavelength λ = 600 to 680 nm) or a blue band light ( Even if λ = 430 to 510 nm), the same result can be obtained although the ratio X% of the width of the reflective layer to the grid width is slightly different.

<比較例1>
図8は、台座を有していない偏光板100を示す断面模式図である。偏光板100は、格子状凸部101が台座を有しておらず下地層108に直接設けられている以外は、図4に示す構造の偏光板1Aと同様の構成である。図8中、偏光板1と共通する構成については同一の符号を付している。この図8に示す構造の偏光板100をシミュレーションに供した。
<Comparative Example 1>
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the polarizing plate 100 having no pedestal. The polarizing plate 100 has the same configuration as that of the polarizing plate 1A having the structure shown in FIG. 4 except that the lattice-shaped convex portion 101 does not have a pedestal and is directly provided on the base layer 108. In FIG. 8, the same reference numerals are given to the configurations common to the polarizing plate 1. The polarizing plate 100 having the structure shown in FIG. 8 was used for the simulation.

図9は、図4に示す構造の偏光板1Aと図8に示す構造の偏光板100の透過軸透過率Tpをシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。図9中、横軸が波長λ(nm)を示しており、縦軸が透過軸透過率Tp(%)を示している。また、図9中、実線で示される台形状の台座を有するものが図4の偏光板1Aを表しており、破線で示される台座なしのものが図8の偏光板100を表している。
この図9に示すように、台形状の台座を有することにより、青色帯域の光(λ=430〜510nm)から緑色帯域の光(波長λ=520〜590nm)にかけて透過軸透過率Tpが向上していることが確認された。
FIG. 9 is a graph showing the results of verifying the transmission axis transmittance Tp of the polarizing plate 1A having the structure shown in FIG. 4 and the polarizing plate 100 having the structure shown in FIG. 8 by simulation. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the wavelength λ (nm), and the vertical axis indicates the transmission axis transmittance Tp (%). In addition, in FIG. 9, the one having a trapezoidal pedestal indicated by a solid line represents the polarizing plate 1A in FIG. 4, and the one having no pedestal indicated by a broken line represents the polarizing plate 100 in FIG.
As shown in FIG. 9, by having a trapezoidal base, the transmission axis transmittance Tp is improved from light in the blue band (λ = 430 to 510 nm) to light in the green band (wavelength λ = 520 to 590 nm). It was confirmed that

<実施例4>
図10は、グリッド先端部17Bが矩形状の偏光板1Bを示す断面模式図である。この実施例4の偏光板1Bは、グリッド先端部17Bが先細形状ではなく矩形状の誘電体層14B及び吸収層15Bで構成されている以外は、図1に示す構造の偏光板1と同様の構成である。図10中、偏光板1と共通する構成については同一の符号を付している。偏光板1Bは、図1に示す偏光板1のグリッド先端部の側面の傾斜角θが90度のものに相当する。
本実施例では、図1に示す構造の偏光板1について、上記傾斜角θを変化させるとともにそれぞれグリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比を種々変更したものをシミュレーションに供した。また、本実施例では、透過軸透過率Tpと吸収軸反射率Rsのシミュレーションを実施した。ここで、吸収軸反射率Rsとは、偏光板の吸収軸方向(Y軸方向)の偏光(TE波)の反射率を意味する。なお、本実施例では、緑色帯域(波長λ=520〜590nm(所定の波長))の光に対して最適化されるよう設計された偏光板についてシミュレーションを実施した。
<Example 4>
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the polarizing plate 1B having a rectangular grid tip portion 17B. The polarizing plate 1B of Example 4 is the same as the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1 except that the grid tip portion 17B is not a tapered shape but a rectangular dielectric layer 14B and an absorption layer 15B. It is a configuration. In FIG. 10, the same reference numerals are assigned to configurations common to the polarizing plate 1. The polarizing plate 1B corresponds to the polarizing plate 1 having a tilt angle θ of 90 degrees on the side surface of the grid tip of the polarizing plate 1 shown in FIG.
In this example, the polarizing plate 1 having the structure shown in FIG. 1 was subjected to the simulation by changing the tilt angle θ and variously changing the ratio of the height a of the grid tip and the grid width b. In this example, simulations of transmission axis transmittance Tp and absorption axis reflectance Rs were performed. Here, the absorption axis reflectance Rs means the reflectance of polarized light (TE wave) in the absorption axis direction (Y-axis direction) of the polarizing plate. In this example, a simulation was performed on a polarizing plate designed to be optimized for light in the green band (wavelength λ = 520 to 590 nm (predetermined wavelength)).

図11は、図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=6:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと透過軸透過率Tpとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。図11中、横軸が傾斜角θ(°)を示しており、縦軸が透過軸透過率Tp(%)を示している。また、図11中、破線が青色帯域(波長λ=430〜510nm)の光を示しており、実線が緑色帯域(波長λ=520〜590nm)の光を示しており、1点鎖線が赤色帯域(波長λ=600〜680nm)の光を示している。   FIG. 11 shows the tilt angle θ of the grid tip and the transmission axis transmittance when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 6: 9 in the polarizing plate having the structure shown in FIG. It is a graph which shows the result of having verified the relationship with Tp by simulation. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the inclination angle θ (°), and the vertical axis indicates the transmission axis transmittance Tp (%). In FIG. 11, the broken line indicates light in the blue band (wavelength λ = 430 to 510 nm), the solid line indicates light in the green band (wavelength λ = 520 to 590 nm), and the one-dot chain line indicates the red band. The light of wavelength (λ = 600 to 680 nm) is shown.

ここで、透過軸透過率Tpが高ければ、高い強度の所望の光が偏光板を透過することを意味する。図11に示すように、傾斜角θが90度から傾くにつれて(即ち、グラフ上で右から左にずれるにつれて)、青色帯域(波長λ=430〜510nm)、緑色帯域(波長λ=520〜590nm)及び赤色帯域(波長λ=600〜680nm)の何れの帯域においても、透過軸透過率Tpが高くなる。特に、青色帯域については、透過軸透過率Tpの上昇幅が大きいことが分かる。   Here, if the transmission axis transmittance Tp is high, it means that high intensity desired light is transmitted through the polarizing plate. As shown in FIG. 11, the blue band (wavelength λ = 430 to 510 nm) and the green band (wavelength λ = 520 to 590 nm) as the tilt angle θ tilts from 90 degrees (that is, from the right to the left on the graph). ) And the red band (wavelength λ = 600 to 680 nm), the transmission axis transmittance Tp is high. In particular, for the blue band, it can be seen that the increase in the transmission axis transmittance Tp is large.

図12は、図1に示す構造の偏光板において、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bの比がa:b=6:9の場合におけるグリッド先端部の傾斜角θと吸収軸反射率Rsとの関係をシミュレーションにより検証した結果を示すグラフである。図12中、横軸が傾斜角θ(°)を示しており、縦軸が吸収軸反射率Rs(%)を示している。
図12に示すように、吸収軸反射率Rsが高くなると、偏光板により反射される吸収軸方向の偏光(TE波)が強くなることを意味する。このような反射光は消光比を低下させるため、吸収軸反射率Rsは低い方が好ましい。多くの液晶プロジェクタ用途では、吸収軸反射率Rsは10%未満であることが要求される。
FIG. 12 shows the inclination angle θ and the absorption axis reflectivity of the grid tip when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 6: 9 in the polarizing plate having the structure shown in FIG. It is a graph which shows the result of having verified the relationship with Rs by simulation. In FIG. 12, the horizontal axis indicates the inclination angle θ (°), and the vertical axis indicates the absorption axis reflectance Rs (%).
As shown in FIG. 12, when the absorption axis reflectance Rs increases, it means that the polarized light (TE wave) in the absorption axis direction reflected by the polarizing plate becomes stronger. Since such reflected light lowers the extinction ratio, the absorption axis reflectance Rs is preferably low. In many liquid crystal projector applications, the absorption axis reflectance Rs is required to be less than 10%.

図12によれば、傾斜角θが小さいほど、このシミュレーションにおける偏光板の設計波長である緑色帯域の吸収軸反射率Rsが高くなり、傾斜角θが61度より小さくなると吸収軸反射率Rsが10%を超える。従って、液晶プロジェクタ用途で許容される傾斜角θの値は、61度≦θ<90度となる。この角度のことを、デバイス特性傾斜角と呼ぶ。なお、グリッド先端部の側面の傾きを大きくすると(傾斜角θを小さくすると)、吸収軸反射率Rsが高くなるのは、誘電体層及び吸収層の透明基板に沿う方向の大きさが小さくなるためにこれらによる反射光(TE波)の吸収効果が低下するためと考えられる。   According to FIG. 12, the smaller the tilt angle θ, the higher the absorption axis reflectivity Rs in the green band, which is the design wavelength of the polarizing plate in this simulation, and the absorption axis reflectivity Rs becomes smaller when the tilt angle θ is smaller than 61 degrees. Over 10%. Therefore, the value of the tilt angle θ allowed for the liquid crystal projector application is 61 degrees ≦ θ <90 degrees. This angle is called a device characteristic tilt angle. When the inclination of the side surface of the grid tip is increased (decreasing the inclination angle θ), the absorption axis reflectivity Rs increases because the size of the dielectric layer and the absorption layer along the transparent substrate decreases. For this reason, it is considered that the absorption effect of the reflected light (TE wave) by these decreases.

図13及び図14は、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比がa:b=8:11の場合について、図15及び図16は、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比が8:9の場合について、図17及び図18は、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比がa:b=10:9の場合について、図19及び図20は、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比がa:b=8:7の場合について、それぞれ、グリッド先端部の傾斜角θに対する偏光板の透過軸透過率Tp及び吸収軸反射率Rsを示すグラフである。   13 and 14 show the case where the ratio between the height a of the grid tip and the grid width b is a: b = 8: 11, and FIGS. 15 and 16 show the height a and the grid width of the grid tip. 17 and FIG. 18 show the case where the ratio of the height a of the grid tip and the grid width b is a: b = 10: 9 when the ratio to b is 8: 9. Are the transmission axis transmittance Tp and absorption axis reflection of the polarizing plate with respect to the inclination angle θ of the grid front end when the ratio of the height a of the grid front end to the grid width b is a: b = 8: 7, respectively. It is a graph which shows rate Rs.

グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比に関わらず、グリッド先端部の側面の傾斜が大きいほど(傾斜角θが小さいほど)、青色帯域、緑色帯域及び赤色帯域のいずれの帯域においても、透過軸透過率Tpの改善が認められた。また、いずれの場合も、青色帯域の透過軸透過率Tpの上昇が他の帯域よりも大きいことが分かった。   Regardless of the ratio of the height a of the grid tip and the grid width b, the greater the slope of the side surface of the grid tip (the smaller the tilt angle θ), the blue band, the green band, and the red band. Also, an improvement in the transmission axis transmittance Tp was observed. In any case, it was found that the transmission axis transmittance Tp in the blue band was larger than that in the other bands.

一方、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比がa:b=8:7の場合に、図20に示すように、θ<77度になると緑色帯域の波長の光の吸収軸反射率Rsが10%を超えている。従って、この場合のデバイス特性傾斜角度は、77度≦θ<90度である。また、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比a:b=8:9の場合に、図15に示すようにグリッド先端部の側面を傾けることによる透過軸透過率Tpの特性向上効果が高く、傾斜角θは60度≦θ<90度とすることができる。   On the other hand, when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 7, as shown in FIG. 20, when θ <77 degrees, the absorption axis of light of the wavelength in the green band is obtained. The reflectance Rs exceeds 10%. Therefore, the device characteristic tilt angle in this case is 77 degrees ≦ θ <90 degrees. Further, when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is a: b = 8: 9, the transmission axis transmittance Tp is improved by tilting the side surface of the grid tip as shown in FIG. The effect is high, and the inclination angle θ can be set to 60 ° ≦ θ <90 °.

ここで、図11〜図20のシミュレーション結果に基づいて、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比に対するグリッド先端部の傾斜角θの範囲を表2に示す。   Here, based on the simulation results of FIGS. 11 to 20, Table 2 shows the range of the inclination angle θ of the grid tip with respect to the ratio of the height a of the grid tip and the grid width b.

Figure 2018109754
Figure 2018109754

この表2において、シミュレーション傾斜角θは、シミュレーションを行った傾斜角の範囲であり、既に説明したようにθo≦θ<90度(θo=arctan(2a/b))の範囲である。図11〜図20でグリッド先端部の形状を高さaとグリッド幅bの比をa/bで示すとき、2/3≦a/b≦8/7に含まれるいずれの範囲においても、上記傾斜角θの範囲で各波長帯域の光の透過軸透過率が高くなることが確認された。また、上述のように、デバイス特性傾斜角は、吸収軸反射率Rsが10%を超えない範囲の傾斜角である。偏光板を液晶プロジェクタ等に使用する場合には、傾斜角θは、このデバイス特性傾斜角の範囲を満たすことが望ましい。   In Table 2, the simulation tilt angle θ is the range of the tilt angle where the simulation was performed, and as described above, the range is θo ≦ θ <90 degrees (θo = arctan (2a / b)). 11-20, when the ratio of the height a and the grid width b is represented by a / b in the shape of the tip of the grid, in any range included in 2/3 ≦ a / b ≦ 8/7, the above It was confirmed that the transmission axis transmittance of light in each wavelength band is high in the range of the inclination angle θ. Further, as described above, the device characteristic inclination angle is an inclination angle in a range where the absorption axis reflectance Rs does not exceed 10%. When the polarizing plate is used in a liquid crystal projector or the like, it is desirable that the tilt angle θ satisfies the device characteristic tilt angle range.

<実施例5>
次に、実際に図1に示すワイヤグリッド構造の偏光板を作製し、得られた光学特性とシミュレーション結果とを比較した。図21は、グリッド先端部の高さaとグリッド幅bとの比が8:9の場合について、グリッド先端部の側面の傾斜角θに対する透過軸透過率Tpの実測値とシミュレーション結果とを対比して検証した結果を示すグラフである。
<Example 5>
Next, a polarizing plate having a wire grid structure shown in FIG. 1 was actually produced, and the obtained optical characteristics were compared with simulation results. FIG. 21 compares the measured value of the transmission axis transmittance Tp with respect to the inclination angle θ of the side surface of the grid tip and the simulation result when the ratio of the height a of the grid tip to the grid width b is 8: 9. It is a graph which shows the result verified by doing.

図21において、白抜きの点は、図15に示されたシミュレーション結果と同じものである。これに対して、傾斜角θの平均値が77度と74度の場合について、実測値を黒塗りの点で示している。ここで、傾斜角θの平均値が74度の場合は、青色帯域(波長λ=430〜510nm)の実測値と緑色帯域(波長λ=520〜590nm)の実測値とが92.6%付近で重なった点となっている。なお、傾斜角θの平均値としたのは、実際に作製した偏光板のグリッド先端部の側面の傾斜角度にはバラツキがあるためである。   In FIG. 21, the outline points are the same as the simulation results shown in FIG. On the other hand, when the average value of the inclination angle θ is 77 degrees and 74 degrees, the actual measurement values are indicated by black dots. Here, when the average value of the inclination angle θ is 74 degrees, the actual measurement value of the blue band (wavelength λ = 430 to 510 nm) and the actual measurement value of the green band (wavelength λ = 520 to 590 nm) are around 92.6%. It is a point that overlaps. The average value of the inclination angle θ is because there is variation in the inclination angle of the side surface of the grid tip of the actually produced polarizing plate.

図21から分かるように、実測結果においても傾斜角θの平均値が77度の時よりも、傾斜角θの平均値が74度の場合の方が、全ての帯域で透過軸透過率Tpが高くなっている。特に青色帯域においては、透過軸透過率Tpが大幅に向上している。このように、グリッド先端部の側面をより傾けることにより(傾斜角θを小さくすることにより)、透過軸透過率Tpが向上することが確認された。   As can be seen from FIG. 21, also in the actual measurement results, the transmission axis transmittance Tp is higher in all bands when the average value of the inclination angle θ is 74 degrees than when the average value of the inclination angle θ is 77 degrees. It is high. Particularly in the blue band, the transmission axis transmittance Tp is significantly improved. Thus, it was confirmed that the transmission axis transmittance Tp is improved by further tilting the side surface of the grid tip (by reducing the tilt angle θ).

次に、図22〜図25は、実際に作製した2つの偏光板について、それぞれ、透過軸透過率Tp、吸収軸透過率Ts、透過軸反射率Rp及び吸収軸反射率Rsの実測値を示すグラフである。ここで、透過軸反射率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。それぞれのグラフで、破線で示される偏光板は、グリッド先端部の側面の傾斜角θが80度〜84度の範囲であり、実線で示される偏光板は、グリッド先端部の側面の傾斜角θが76〜80度の範囲である。なお、2つの偏光板のグリッドの高さaとグリッド幅bとの比は、2/3と8/11で近い値としている。   Next, FIGS. 22 to 25 show measured values of the transmission axis transmittance Tp, the absorption axis transmittance Ts, the transmission axis reflectance Rp, and the absorption axis reflectance Rs, respectively, for the two actually manufactured polarizing plates. It is a graph. Here, the transmission axis reflectance Rp means the reflectance of polarized light (TM wave) in the transmission axis direction (X-axis direction) incident on the polarizing plate. In each graph, the polarizing plate indicated by a broken line has an inclination angle θ of the side surface of the grid tip of 80 to 84 degrees, and the polarizing plate indicated by a solid line represents the inclination angle θ of the side surface of the grid tip. Is in the range of 76-80 degrees. The ratio between the grid height a and the grid width b of the two polarizing plates is close to 2/3 and 8/11.

図22に示す、偏光板のTM波の透過率を示す透過軸透過率Tpは、グリッド先端部の側面の傾斜角θを小さくしたときに、特に青色帯域(波長λ=430〜510nm)において大幅な向上が認められる。また、傾斜角θの値が、76〜80度の場合は、波長が430nm以上の青色帯域を含む可視光領域で、透過軸透過率Tpが波長によらず約92%〜93%で略一定となっており、十分な透過率の向上が得られている。従って、傾斜角θが80度以下の場合は、本発明による透過率の向上効果が大きいと考えられる。なお、図11、図15、図17に示されるシミュレーションの例では、傾斜角θが80度以下であれば、青色帯域、緑色帯域及び赤色帯域の透過軸透過率Tpの間の差が、0.5〜1%程度の範囲の小さな値となっている。このため、偏光板を透過した光の波長帯域毎に均等に透過するので、色彩の変化が少ない。   The transmission axis transmittance Tp indicating the TM wave transmittance of the polarizing plate shown in FIG. 22 is greatly increased particularly in the blue band (wavelength λ = 430 to 510 nm) when the inclination angle θ of the side surface of the grid tip is reduced. Improvement is recognized. In addition, when the value of the inclination angle θ is 76 to 80 degrees, the transmission axis transmittance Tp is substantially constant at about 92% to 93% regardless of the wavelength in the visible light region including the blue band having a wavelength of 430 nm or more. Thus, a sufficient improvement in transmittance is obtained. Therefore, when the inclination angle θ is 80 degrees or less, it is considered that the effect of improving the transmittance according to the present invention is great. In the simulation examples shown in FIGS. 11, 15, and 17, if the inclination angle θ is 80 degrees or less, the difference between the transmission axis transmittances Tp of the blue band, the green band, and the red band is 0. It is a small value in the range of about 5 to 1%. For this reason, since it permeate | transmits equally for every wavelength range | band of the light which permeate | transmitted the polarizing plate, there is little change of a color.

これに対して、図23に示されるTE波の透過率を示す吸収軸透過率Tsと、図24に示されるTM波の反射率を示す透過軸反射率Rpについては、傾斜角θが変化してもほとんど影響を受けない。また、図25に示されるTE波の反射率を示す吸収軸反射率Rsについては、可視光全体で反射率が下がる傾向である。   On the other hand, for the absorption axis transmittance Ts indicating the transmittance of the TE wave shown in FIG. 23 and the transmission axis reflectance Rp indicating the reflectance of the TM wave shown in FIG. But it is hardly affected. Further, with respect to the absorption axis reflectance Rs indicating the reflectance of the TE wave shown in FIG. 25, the reflectance tends to decrease over the entire visible light.

以上の結果から、ワイヤグリッド構造の格子状凸部における、透明基板上に台形状の台座を形成し、台座及び誘電体層の幅よりも反射層の幅を狭く制御し、グリッド先端部の側面の傾斜角度を制御することによって、透過軸方向の透過率、特に、可視光領域のうち青色帯域を含む短波長側の光に対して、透過軸透過率の向上効果が大きいと言える。   Based on the above results, a trapezoidal pedestal is formed on the transparent substrate in the grid-like convex portion of the wire grid structure, and the width of the reflective layer is controlled to be narrower than the width of the pedestal and the dielectric layer. By controlling the inclination angle, it can be said that the effect of improving the transmittance in the transmission axis direction, particularly the light on the short wavelength side including the blue band in the visible light region, is great.

また、基本的な構造は従来技術と同一でありながら、グリッド幅自体を狭くしなくても、狭いグリッド幅に対応する所望の光透過特性が得られるため、細いグリッドを形成することによるフォトリソグラフィ等でのマスクパターン倒れや、ドライエッチング等でのグリッド倒れ等が生じ難くなる。これにより、偏光板の製造を容易化でき、併せて製造バラツキを抑制でき、偏光板としての信頼性も維持することができる。   In addition, although the basic structure is the same as that of the prior art, a desired light transmission characteristic corresponding to a narrow grid width can be obtained without narrowing the grid width itself, so photolithography by forming a thin grid. The mask pattern collapses due to, etc., or the grid collapse due to dry etching or the like hardly occurs. Thereby, manufacture of a polarizing plate can be made easy, manufacturing variation can be suppressed collectively, and the reliability as a polarizing plate can also be maintained.

1、1A、1B 偏光板
10 透明基板
11、11A、11B 格子状凸部
12 台座
13、13A 反射層
14、14B 誘電体層
15、15B 吸収層
16、16A グリッド脚部
17、17B グリッド先端部
18 下地層
P 格子状凸部のピッチ
a グリッド先端部の高さ
b グリッド幅
c 反射層の幅
θ 傾斜角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B Polarizing plate 10 Transparent substrate 11, 11A, 11B Grid-shaped convex part 12 Base 13, 13A Reflective layer 14, 14B Dielectric layer 15, 15B Absorbing layer 16, 16A Grid leg part 17, 17B Grid front-end | tip part 18 Underlayer P Pitch of grid convex part a Height of grid tip b Grid width c Reflective layer width θ Inclination angle

Claims (15)

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、
前記格子状凸部が、前記透明基板側から順に、台座と、反射層と、誘電体層と、吸収層と、を有し、
前記台座が、前記所定方向から見たときに台形状を有する偏光板。
A polarizing plate having a wire grid structure,
A transparent substrate;
A grid-like convex portion arranged on the transparent substrate at a pitch shorter than the wavelength of light in the use band and extending in a predetermined direction,
The lattice-like convex part has, in order from the transparent substrate side, a pedestal, a reflective layer, a dielectric layer, and an absorption layer,
A polarizing plate having a trapezoidal shape when the pedestal is viewed from the predetermined direction.
前記台座の最小幅が、前記反射層の幅以上である請求項1に記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein a minimum width of the pedestal is equal to or greater than a width of the reflective layer. 前記台座が、使用帯域の光の波長に対して透明なSi酸化物で構成される請求項1又は2に記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein the pedestal is made of a Si oxide that is transparent with respect to the wavelength of light in a use band. 前記格子状凸部の先端に形成されたグリッド先端部が、前記所定方向から見たときに、先端側ほど幅が狭くなる方向に側面が傾斜した先細形状を有する請求項1から3いずれかに記載の偏光板。   The grid front end portion formed at the front end of the lattice-shaped convex portion has a tapered shape whose side surface is inclined in a direction in which the width becomes narrower toward the front end side when viewed from the predetermined direction. The polarizing plate as described. 前記グリッド先端部が、前記誘電体層及び前記吸収層で構成され、
前記グリッド先端部の最大幅が、35〜45nmであり、
前記反射層の幅が、前記グリッド先端部の最大幅に対して52〜72%である請求項4に記載の偏光板。
The grid tip is composed of the dielectric layer and the absorbing layer,
The maximum width of the grid tip is 35 to 45 nm,
The polarizing plate according to claim 4, wherein a width of the reflective layer is 52 to 72% with respect to a maximum width of the grid tip.
前記グリッド先端部の側面の前記透明基板に対する傾斜角をθとし、
前記所定方向から見たときの前記グリッド先端部の高さをa、前記グリッド先端部の最大幅をb、θ=arctan(2a/b)としたときに、
2/3≦a/b≦8/7を満たすとともにθ≦θ<90度を満たし、
前記傾斜角θが、可視光領域の所定の波長の光の吸収軸方向の反射率を10%以下とする角度範囲から選択される請求項4又は5に記載の偏光板。
The inclination angle of the side surface of the grid tip with respect to the transparent substrate is θ,
When the height of the grid tip when viewed from the predetermined direction is a, the maximum width of the grid tip is b, and θ 0 = arctan (2a / b),
2/3 ≦ a / b ≦ 8/7 and θ 0 ≦ θ <90 degrees,
6. The polarizing plate according to claim 4, wherein the tilt angle θ is selected from an angle range in which the reflectance in the absorption axis direction of light having a predetermined wavelength in the visible light region is 10% or less.
前記傾斜角θが、前記所定方向から見たときに、前記グリッド先端部の高さ方向の中心位置における前記グリッド先端部の前記側面の接線の傾斜角として規定され、その角度範囲がθ≦80度である請求項4から6いずれかに記載の偏光板。   The inclination angle θ is defined as an inclination angle of a tangent to the side surface of the grid tip at the center position in the height direction of the grid tip when viewed from the predetermined direction, and the angle range is θ ≦ 80. The polarizing plate according to claim 4, which has a degree. 前記透明基板が、使用帯域の光の波長に対して透明であり、且つ、ガラス、水晶又はサファイアで構成される請求項1から7いずれかに記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein the transparent substrate is transparent with respect to the wavelength of light in a use band and is made of glass, crystal, or sapphire. 前記反射層が、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成される請求項1から8いずれかに記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein the reflective layer is made of aluminum or an aluminum alloy. 前記誘電体層が、Si酸化物で構成される請求項1から9いずれかに記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein the dielectric layer is made of Si oxide. 前記吸収層が、Fe又はTaを含むとともに、Siを含んで構成される請求項1から10いずれかに記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein the absorption layer includes Fe or Ta and includes Si. 光が入射する前記偏光板の表面が、誘電体からなる保護膜により覆われている請求項1から11いずれかに記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein a surface of the polarizing plate on which light is incident is covered with a protective film made of a dielectric. 光が入射する前記偏光板の表面が、有機系撥水膜により覆われている請求項1から12いずれかに記載の偏光板。   The polarizing plate according to claim 1, wherein a surface of the polarizing plate on which light is incident is covered with an organic water-repellent film. 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、
透明基板上に下地層を形成する下地層形成工程と、
前記下地層上に反射層を形成する反射層形成工程と、
前記反射層上に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
前記誘電体層上に吸収層を形成する吸収層形成工程と、
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エッチング工程と、を有し、
前記エッチング工程では、前記下地層をエッチングすることにより、前記格子状凸部の延在方向から見たときに台形状を有する台座を形成する偏光板の製造方法。
A method of manufacturing a polarizing plate having a wire grid structure,
An underlayer forming step of forming an underlayer on a transparent substrate;
A reflective layer forming step of forming a reflective layer on the underlayer;
A dielectric layer forming step of forming a dielectric layer on the reflective layer;
An absorption layer forming step of forming an absorption layer on the dielectric layer;
An etching step of forming a grid-like convex portion arranged on the transparent substrate at a pitch shorter than the wavelength of light in the use band by selectively etching the formed laminate, and
In the etching step, the base layer is etched to form a pedestal having a trapezoidal shape when viewed from the extending direction of the grid-like convex portions.
請求項1から13のいずれかに記載の偏光板を備える光学機器。   An optical apparatus comprising the polarizing plate according to claim 1.
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