JP6423124B1 - Polarizing plate, method for producing the same, and optical instrument - Google Patents
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Abstract
【課題】偏光板の耐久性を向上できるとともに、光学機器の生産性を向上できる偏光板及びその製造方法並びに光学機器を提供すること。
【解決手段】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2と、偏光板1の一方の面側における透明基板2上に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3と、を備え、偏光板1の一方の面には、格子状凸部3の表面を覆う撥水層4が形成され、偏光板1の側面には、撥水層4が形成されていない偏光板1である。
【選択図】図2
Provided are a polarizing plate that can improve the durability of a polarizing plate and the productivity of an optical device, a manufacturing method thereof, and an optical device.
A polarizing plate 1 having a wire grid structure is arranged on a transparent substrate 2 and a transparent substrate 2 on one surface side of the polarizing plate 1 at a pitch shorter than the wavelength of light in a use band, and is predetermined. A water-repellent layer 4 that covers the surface of the lattice-shaped convex portion 3 is formed on one surface of the polarizing plate 1. It is the polarizing plate 1 in which the water repellent layer 4 is not formed.
[Selection] Figure 2
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.
偏光板は、吸収軸方向の偏光を吸収し、これと直交する透過軸方向の偏光を透過させる光学素子である。近年では、液晶プロジェクタ等の光学機器において、ワイヤグリッド構造を有する吸収型の偏光板が使用されている。この吸収型の偏光板は、可視光帯域において所望の光学特性を満たすために、グリッドの周期をサブミクロンオーダーにする必要がある。そのため、グリッドを構成する反射層、誘電体層及び吸収層の各層の幅は、数10nmとなる。 The polarizing plate is an optical element that absorbs polarized light in the absorption axis direction and transmits polarized light in the transmission axis direction orthogonal thereto. In recent years, an absorption type polarizing plate having a wire grid structure is used in an optical apparatus such as a liquid crystal projector. In order to satisfy desired optical characteristics in the visible light band, this absorption type polarizing plate needs to have a grid period in the submicron order. Therefore, the width of each layer of the reflective layer, the dielectric layer, and the absorbing layer constituting the grid is several tens of nm.
ところで、上記偏光板は、高湿、ダスト(PM2.5等)環境下で使用されるうえ、吸収型であるが故に実使用下ではグリッドが高温に晒される。そのため、グリッド表面の酸化や腐食が生じ、仮に表面のみの酸化や腐食であってもサイズがナノオーダーであるため光学特性は大きく影響を受ける。そこで、光学特性に対する悪影響を回避しつつ、偏光板の耐久性を向上させる技術が種々提案されている。 By the way, the polarizing plate is used in a high humidity and dust (PM2.5 or the like) environment, and since it is an absorption type, the grid is exposed to a high temperature under actual use. Therefore, the grid surface is oxidized and corroded, and even if only the surface is oxidized or corroded, the optical characteristics are greatly affected because the size is nano-order. Therefore, various techniques for improving the durability of the polarizing plate while avoiding the adverse effect on the optical characteristics have been proposed.
例えばワイヤグリッド構造を有する偏光板の表面に、腐食防止剤からなる単分子層を備える偏光板が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この偏光板によれば、単分子層の厚さを約100オングストローム未満とすることにより、光学特性に悪影響を与えることなく腐食を防止できるとされている。 For example, a polarizing plate having a monomolecular layer made of a corrosion inhibitor on the surface of a polarizing plate having a wire grid structure is disclosed (for example, see Patent Document 1). According to this polarizing plate, by setting the thickness of the monomolecular layer to less than about 100 angstroms, corrosion can be prevented without adversely affecting the optical characteristics.
また、例えばワイヤグリッド構造を有する偏光板の表面に、偏光板の中央に配置され標準的な特性を有する標準領域と、偏光板の端部に配置され標準的な特性とは異なる特性を有する修正領域と、を備える偏光板が開示されている(例えば、特許文献2参照)。この偏光板によれば、修正領域におけるグリッドを潰すことで隣接するグリッド同士が互いに溶合されることにより、毛細管現象による端部からの脂や水等の流体の浸入によるグリッドの腐食を防止できるとされている。 Also, for example, on the surface of a polarizing plate having a wire grid structure, a standard region having standard characteristics arranged in the center of the polarizing plate, and a modification having characteristics different from the standard characteristics arranged at the end of the polarizing plate And a polarizing plate provided with a region (see, for example, Patent Document 2). According to this polarizing plate, the adjacent grids are fused together by crushing the grid in the correction region, thereby preventing the grid from corroding due to the ingress of fluid such as fat or water from the end due to the capillary phenomenon. It is said that.
また、例えばワイヤグリッド構造を有する偏光板の表面に、シリカ等の無機系微粒子をコートした偏光板が開示されている(例えば、特許文献3参照)。この偏光板によれば、表面にシリカ層等の無機系保護膜を備えるため、耐久性を向上できるとされている。 Further, for example, a polarizing plate is disclosed in which inorganic fine particles such as silica are coated on the surface of a polarizing plate having a wire grid structure (see, for example, Patent Document 3). According to this polarizing plate, since the surface is provided with an inorganic protective film such as a silica layer, the durability can be improved.
ところで、例えば3LCD型の液晶プロジェクタでは、青、緑及び赤の各色に対応した3種類の液晶パネルが使用され、各液晶パネルを挟むように入射側と出射側のそれぞれに偏光板が配置される。また、各偏光板の熱負荷を軽減するために、プリ偏光板と呼ばれる消光比の低い偏光板が入射側の偏光板の前段に配置される場合があり、偏光板の使用枚数はプリ偏光板を含めると最大で9枚となる。そのため、偏光板の識別を容易にすることは、ヒューマンエラーの防止、ひいては液晶プロジェクタ等の光学機器の生産性向上の観点から重要である。 By the way, in a 3LCD type liquid crystal projector, for example, three types of liquid crystal panels corresponding to each color of blue, green and red are used, and polarizing plates are arranged on the incident side and the emission side so as to sandwich each liquid crystal panel. . In order to reduce the thermal load of each polarizing plate, a polarizing plate with a low extinction ratio called a pre-polarizing plate may be disposed in front of the polarizing plate on the incident side. If the number is included, the maximum is nine. Therefore, facilitating identification of the polarizing plate is important from the viewpoint of preventing human error and improving the productivity of optical equipment such as a liquid crystal projector.
偏光板の識別方法としては、偏光板の表面又は裏面の無効工リアや、偏光板の端部の側面に対して、レーザーマーキングやマーキングペン、ダイヤモンドカッター等を用いて製品情報を印字する手法が挙げられる。無効エリアが小さく印字が難しい場合には、端部の側面に必然的に印字されることになる。この点、従来一般的な保護膜の形成では、偏光板の表面のみならず側面にも保護膜が形成されるところ、かかる側面に印字すると保護膜が剥がれてダストの原因になるおそれがある。特に保護膜が撥水膜の場合には、そもそもマーキングペンで印字できないおそれがある。さらには特許文献2のような偏光板では、潰れたグリッドが端部の側面を覆う結果、マーキングに支障をきたすおそれがある。
As a method for identifying a polarizing plate, there is a method of printing product information using a laser marking, a marking pen, a diamond cutter, or the like on the invalid surface of the front or back surface of the polarizing plate or the side surface of the end of the polarizing plate. Can be mentioned. When the invalid area is small and printing is difficult, printing is necessarily performed on the side surface of the end portion. In this regard, in the conventional general formation of the protective film, the protective film is formed not only on the surface of the polarizing plate but also on the side surface. If printing is performed on the side surface, the protective film may be peeled off and cause dust. In particular, when the protective film is a water repellent film, there is a possibility that printing cannot be performed with a marking pen. Furthermore, in a polarizing plate like
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、偏光板の耐久性を向上できるとともに、光学機器の生産性を向上できる偏光板及びその製造方法並びに光学機器を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, and it aims at providing the polarizing plate which can improve the durability of a polarizing plate, and the productivity of an optical instrument, its manufacturing method, and an optical instrument.
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(例えば、後述の偏光板1)であって、透明基板(例えば、後述の透明基板2)と、前記偏光板の一方の面側における前記透明基板上に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(例えば、後述の格子状凸部3)と、を備え、前記偏光板の一方の面には、前記格子状凸部の表面を覆う撥水層(例えば、後述の撥水層4,41)が形成され、前記偏光板の側面には、撥水層が形成されていない偏光板を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a polarizing plate having a wire grid structure (for example, a polarizing
前記偏光板の側面において、前記透明基板が露出してもよい。 The transparent substrate may be exposed on a side surface of the polarizing plate.
前記偏光板の側面には、識別用のマーキングが施されてもよい。 An identification marking may be provided on a side surface of the polarizing plate.
前記偏光板の他方の面には、撥水層(例えば、後述の撥水層42,4)が形成されてもよい。 A water repellent layer (for example, water repellent layers 42 and 4 described later) may be formed on the other surface of the polarizing plate.
前記撥水層は、前記透明基板側から順に、シリカからなるシリカ層と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層と、を有してもよい。 The water repellent layer may have, in order from the transparent substrate side, a silica layer made of silica and a silane coupling layer made of a silane coupling agent.
前記シランカップリング層は、フッ素を含んでもよい。 The silane coupling layer may contain fluorine.
前記透明基板は、前記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.
前記透明基板の他方の面上に配置され、サファイアからなる熱伝導板をさらに備えてもよい。 You may further provide the heat conductive board which is arrange | positioned on the other surface of the said transparent substrate, and consists of sapphire.
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、前記偏光板の使用サイズよりも大きい透明基板の一方の面側において、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで所定方向に延在する格子状凸部を形成する格子状凸部形成工程と、前記透明基板の一方の面側において前記透明基板の表面及び前記格子状凸部の表面を覆う撥水層を形成する撥水層形成工程と、前記撥水層が形成された透明基板を前記使用サイズに切断する切断工程と、を有する偏光板の製造方法を提供する。 The present invention also relates to a method of manufacturing a polarizing plate having a wire grid structure, wherein a predetermined direction is formed at a pitch shorter than the wavelength of light in the use band on one surface side of the transparent substrate larger than the use size of the polarizing plate. And forming a water-repellent layer that covers the surface of the transparent substrate and the surface of the lattice-shaped convex portion on one surface side of the transparent substrate. There is provided a method for producing a polarizing plate, comprising: a water layer forming step; and a cutting step of cutting the transparent substrate on which the water repellent layer is formed into the use size.
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、前記偏光板の使用サイズと同等の大きさの透明基板の一方の面側において、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで所定方向に延在する格子状凸部を形成する格子状凸部形成工程と、前記透明基板の一方の面側において前記透明基板の表面及び前記格子状凸部の表面を覆う撥水層を形成する撥水層形成工程と、前記透明基板の側面に形成された撥水層をエッチングにより除去する除去工程と、を有する偏光板の製造方法を提供する。 The present invention also relates to a method of manufacturing a polarizing plate having a wire grid structure, wherein the pitch is shorter than the wavelength of light in the used band on one surface side of the transparent substrate having the same size as the used size of the polarizing plate. A grid-shaped convex portion forming step for forming a grid-shaped convex portion extending in a predetermined direction, and a water repellent layer covering the surface of the transparent substrate and the surface of the grid-shaped convex portion on one surface side of the transparent substrate. There is provided a method for producing a polarizing plate comprising: a water repellent layer forming step to be formed; and a removing step of removing the water repellent layer formed on the side surface of the transparent substrate by etching.
また本発明は、上記いずれかの発明に係る偏光板を備える光学機器を提供する。 The present invention also provides an optical apparatus comprising the polarizing plate according to any one of the above inventions.
本発明によれば、偏光板の耐久性を向上できるとともに、光学機器の生産性を向上できる偏光板及びその製造方法並びに光学機器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to improve the durability of a polarizing plate, the polarizing plate which can improve the productivity of an optical instrument, its manufacturing method, and an optical instrument can be provided.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳しく説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[偏光板1]
本発明の一実施形態に係る偏光板1は、ワイヤグリッド構造を有する無機偏光板である。本実施形態に係る偏光板1は、透明基板2と、偏光板1の一方の面側における透明基板2上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチ(周期)で配列され所定方向に延在する格子状凸部3と、を備える。また、偏光板1の一方の面には、格子状凸部3の表面を覆う撥水層4が形成されている一方で、偏光板1の側面には撥水層が形成されていないことを特徴としている。
[Polarizing plate 1]
A polarizing
図1は、本実施形態に係る偏光板1の斜視図である。図2は、本実施形態に係る偏光板1の断面図である。
図1及び図2に示すように格子状凸部3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2の主面に沿って格子状凸部3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2の格子状凸部3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。
FIG. 1 is a perspective view of a polarizing
As shown in FIGS. 1 and 2, the extending direction (predetermined direction) of the grid-
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
透明基板2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
透明基板2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2の平均厚みは、例えば、0.3mm〜1mmが好ましい。
The main surface shape of the
透明基板2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
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。あるいは、透明基板2の他方の面上に、サファイアからなる熱伝導板が配置されてもよい。かかる熱伝導板を透明基板2の他方の面に当接させて配置することにより、高い耐熱性が得られ、偏光板1の耐久性が向上する。
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. Alternatively, a heat conduction plate made of sapphire may be disposed on the other surface of the
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3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-shaped
格子状凸部3は、透明基板2の一方の面上に使用帯域の光の波長よりも短いピッチで一次元状に配列され、所定方向に延在する。格子状凸部3は、透明基板2から垂直に延びる四角柱状に形成される。格子状凸部3は、透明基板2側から順に、いずれも図示しない反射層と、誘電体層と、吸収層と、が積層されて構成される。即ち、本実施形態に係る偏光板1は、ワイヤグリッド構造を有する吸収型の偏光板である。
The grid-shaped
そのため、偏光板1の格子状凸部3が形成された側から入射した光は、吸収層及び誘電体層を通過する際に一部が吸収されて減衰する。吸収層及び誘電体層を透過した光のうち、偏光波(TM波(P波))は高い透過率で反射層を透過する。一方、吸収層及び誘電体層を透過した光のうち、偏光波(TE波(S波))は反射層で反射される。反射層で反射されたTE波は、吸収層及び誘電体層を通過する際に一部は吸収され、一部は反射して反射層に戻る。また、反射層で反射されたTE波は、吸収層及び誘電体層を通過する際に干渉して減衰する。以上のようにして、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。
Therefore, part of the light incident from the side of the
ここで、格子状凸部3の高さとは、透明基板2の主面に垂直な方向の寸法を意味し、格子状凸部3の幅とは、格子状凸部3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3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3のX軸方向の繰り返し間隔をピッチPと称する。
Here, the height of the grid-like
格子状凸部3の高さは、10nm以上であることが好ましい。格子状凸部3の高さが10nm以上であることにより、所望の光学特性が得られるとともに、より良好な撥水性が発現する。この格子状凸部3の高さは、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡で観察することにより測定することができる。例えば、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を用いて、任意の4箇所について格子状凸部3の高さを測定し、その算術平均値を格子状凸部3の高さとすることができる。以下、この測定方法を電子顕微鏡法と称する。
It is preferable that the height of the lattice-shaped
格子状凸部3の幅は、35〜45nmであることが好ましい。格子状凸部3の幅がこの範囲内であることにより、所望の光学特性が得られるとともに、より良好な撥水性が発現する。この格子状凸部3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。
It is preferable that the width | variety of the grid-shaped
格子状凸部3のピッチP(図2参照)は、使用帯域の光の波長の半分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3のピッチPは、例えば、100nm〜200nmであることが好ましい。格子状凸部3のピッチPがこの範囲内であることにより、所望の光学特性が得られるとともに、より良好な撥水性が発現する。この格子状凸部3のピッチPは、例えば上述の電子顕微鏡法により測定可能である。
The pitch P (see FIG. 2) of the lattice-shaped
反射層は、吸収軸であるY軸方向に帯状に延びた金属膜で構成される。反射層は、反射層の長手方向に平行な方向に電界成分をもつ偏光波(TE波(S波))を減衰させ、反射層の長手方向に直交する方向に電界成分をもつ偏光波(TM波(P波))を透過させる。
反射層の構成材料としては、使用帯域の光に対して反射性を有する材料であれば特に制限されず、例えば、Al、Ag、Cu、Mo、Cr、Ti、Ni、W、Fe、Si、Ge、Te等の元素単体又はこれらの1種以上の元素を含む合金が挙げられる。中でも、反射層は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されることが好ましい。なお、これらの金属材料以外にも、例えば着色等により表面の反射率が高く形成された金属以外の無機膜や樹脂膜で反射層を構成してもよい。
The reflective layer is composed of a metal film extending in a band shape in the Y-axis direction that is the absorption axis. The reflection layer 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, and a polarized wave (TM) having an electric field component in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the reflection layer. Wave (P wave)).
The constituent material of the reflective layer 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, Examples thereof include an elemental element such as Ge or Te or an alloy containing one or more of these elements. Especially, it is preferable that a reflection layer is comprised with aluminum or aluminum alloy. In addition to these metal materials, the reflective layer 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.
誘電体層は、反射層上に形成され、吸収軸であるY軸方向に帯状に延びた誘電体膜が配列されてなる。誘電体層を構成する材料としては、SiO2等のSi酸化物、Al2O3、酸化ベリリウム、酸化ビスマス、等の金属酸化物、MgF2、氷晶石、ゲルマニウム、二酸化チタン、ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化ボロン、酸化ボロン、酸化タンタル、炭素、又はこれらの組み合わせ等の一般的な材料が挙げられる。中でも、誘電体層は、Si酸化物で構成されることが好ましい。 The dielectric layer is formed on the reflective layer, and is formed by arranging dielectric films extending in a band shape in the Y-axis direction that is the absorption axis. Examples of the material constituting the dielectric layer include Si oxides such as SiO 2 , metal oxides such as Al 2 O 3 , beryllium oxide and bismuth oxide, MgF 2 , cryolite, germanium, titanium dioxide, silicon, fluorine, and the like. Common materials such as magnesium chloride, boron nitride, boron oxide, tantalum oxide, carbon, or a combination thereof can be given. Especially, it is preferable that a dielectric material layer is comprised with Si oxide.
吸収層は、誘電体層上に形成され、吸収軸であるY軸方向に帯状に延びて配列されたものである。吸収層の構成材料としては、金属材料や半導体材料等の光学定数の消衰定数が零でない、光吸収作用を持つ物質の1種以上が挙げられ、適用される光の波長範囲によって適宜選択される。金属材料としては、Ta、Al、Ag、Cu、Au、Mo、Cr、Ti、W、Ni、Fe、Sn等の元素単体又はこれらの1種以上の元素を含む合金が挙げられる。また、半導体材料としては、Si、Ge、Te、ZnO、シリサイド材料(β−FeSi2、MgSi2、NiSi2、BaSi2、CrSi2、CoSi2、TaSi等)が挙げられる。これらの材料を用いることにより、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 is formed on the dielectric layer 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 include one or more kinds of substances having a light absorption function, such as a metal material or a semiconductor material, whose extinction constant of the optical constant is not zero, and are appropriately selected depending on the wavelength range of light to be applied. The 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
撥水層4は、偏光板1の一方の面、即ち格子状凸部3が形成されている面上に形成され、格子状凸部3の表面を覆っている。本実施形態では、図2に示すように隣接する格子状凸部3間の各溝内にも撥水層4が形成されており、偏光板1の一方の面全体を覆うように撥水層4が形成されている。これにより、例えば結露等により偏光板1の一方の面に水滴が付着した場合であっても、液晶プロジェクタ等の光学機器内で通常は縦置き(偏光板1の厚み方向が略水平方向となるように配置)される偏光板1の一方の面に水滴が長時間留まることなく速やかに流れて除去される。そのため、水滴が長時間付着したままの状態で大気中のゴミ等を吸収することによりシミ等が生じ、光学特性に悪影響を及ぼす事態を回避できる。即ち、優れた耐湿性が得られ、偏光板1の耐久性を向上できる。
The water repellent layer 4 is formed on one surface of the
また、格子状凸部3の表面が撥水層4で覆われることにより、格子状凸部3の表面を保護できる。そのため、格子状凸部3の表面における酸化及び腐食を防止でき、偏光板1の耐久性を向上できる。
Moreover, the surface of the grid-like
また本実施形態では、撥水層4は、偏光板1の他方の面にも形成されており、偏光板1の他方の面全体を覆うように形成されている。これにより、偏光板1の他方の面においても、水滴が長時間付着したままの状態で大気中のゴミ等を吸収することによりシミ等が生じ、光学特性に悪影響を及ぼす事態を回避できる。即ち、より優れた耐湿性が得られ、偏光板1の耐久性をより向上できる。
In this embodiment, the water repellent layer 4 is also formed on the other surface of the
上記撥水層4の厚みは、特に限定されない。偏光板1の光学特性に悪影響を及ぼさない範囲で適宜設定可能である。具体的には、撥水層4の好ましい厚みは、1〜3nmである。
The thickness of the water repellent layer 4 is not particularly limited. It can be set as appropriate as long as the optical characteristics of the
上記撥水層4は、透明基板2側から順に、シリカからなるシリカ層(不図示)と、シランカップリング剤からなるシランカップリング層(不図示)と、を有することが好ましい。
The water repellent layer 4 preferably has, in order from the
シリカ層は、シリカで構成される。シリカ層は、透明基板2の表面及び格子状凸部3の表面の全体を覆うように形成されている。このシリカ層の表面には、シラノール基が存在しており、シリカ層の表面を覆うように積層される後述のシランカップリング層中のシランカップリング剤と縮合反応する。これにより、シランカップリング層がシリカ層上に強固に結合される結果、シランカップリング層の剥離を防止できる。従って、本実施形態に係る偏光板1は、優れた耐水性、耐湿性及び防汚性を長期間維持でき、高い耐久性を有する。
The silica layer is composed of silica. The silica layer is formed so as to cover the entire surface of the
シリカ層は、厚みが20nm以下であることが好ましい。シリカ層の厚みが20nm以下であれば、所望の光学特性を維持しつつ、優れた耐水性、耐湿性、及び防汚性を長期間維持できる。また、シリカ層の厚みは、ピッチPの1/10以下であることが好ましい。これにより、より優れた耐水性、耐湿性、及び防汚性を長期間維持できる。なお、このシリカ層は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)やALD(Atomic Layer Deposition)を利用することにより形成可能である。 The silica layer preferably has a thickness of 20 nm or less. When the thickness of the silica layer is 20 nm or less, excellent water resistance, moisture resistance, and antifouling properties can be maintained for a long time while maintaining desired optical characteristics. The thickness of the silica layer is preferably 1/10 or less of the pitch P. Thereby, the more excellent water resistance, moisture resistance, and antifouling property can be maintained for a long time. The silica layer can be formed by using, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition).
シランカップリング層は、シランカップリング剤で構成される。シランカップリング層は、シリカ層の表面全体を覆うように形成される。上述したように、シランカップリング層を構成するシランカップリング剤は、シリカ層の表面に存在するシラノール基との縮合反応により、強固に結合している。 The silane coupling layer is composed of a silane coupling agent. The silane coupling layer is formed so as to cover the entire surface of the silica layer. As described above, the silane coupling agent constituting the silane coupling layer is strongly bonded by a condensation reaction with a silanol group present on the surface of the silica layer.
シランカップリング層は、フッ素を含むことが好ましい。より具体的には、シランカップリング層は、パーフルオロデシルトリエトキシシラン(FDTS)等のフッ素系シランカップリング剤で構成されることが好ましい。これにより、より優れた耐水性、耐湿性及び防汚性が長期間得られる。なお、このシランカップリング層は、例えば上述のCVDやALDの他、ディッピング等を利用することにより形成可能である。 The silane coupling layer preferably contains fluorine. More specifically, the silane coupling layer is preferably composed of a fluorine-based silane coupling agent such as perfluorodecyltriethoxysilane (FDTS). Thereby, more excellent water resistance, moisture resistance and antifouling properties can be obtained for a long period of time. The silane coupling layer can be formed by using dipping or the like in addition to the above-described CVD and ALD, for example.
一方、偏光板1の側面には、撥水層が形成されていない。より詳しくは、偏光板1の側面には、撥水層が形成されておらず、透明基板2が露出している。そのため、偏光板1の側面は、親水性を有する。ここで、偏光板1の側面とは、偏光板1の厚み方向に延びる面を意味し、偏光板1の外周端部の側面を構成する。
On the other hand, a water repellent layer is not formed on the side surface of the
上述のように偏光板1の側面に撥水層等の被覆層が形成されていないことにより、例えば光学機器への取付作業時に、従来の偏光板のような保護膜の脱落を回避でき、偏光板の取り扱いを容易化できる。なお、偏光板1の側面は透明基板2が露出している状態であるが、偏光板1の側面は外周端部に位置するため、使用時であっても光が入出射する偏光板1の中央部に比してさほど高温にはならず、酸化や腐食の問題は生じ難いと言える。
Since the coating layer such as the water repellent layer is not formed on the side surface of the
また、偏光板1の側面には、識別用のマーキングが施されている。具体的には、レーザーマーキングやマーキングペン、ダイヤモンドカッター等を用いて製品情報が印字されている。上述したように、本実施形態に係る偏光板1は、その側面には撥水層4が形成されておらず透明基板2が露出しているため、側面が親水性を有するところ、マーキングペン等によるインクが馴染みやすく、確実にマーキングできる。また、側面を被覆する層が形成されていないため、レーザーマーキングやダイヤモンドカッター等による印字の際に、従来のように保護膜等が剥がれてダストの原因となることもない。従って、本実施形態によれば、マーキングを確実にでき、偏光板1の識別が容易且つ確実に可能である。
Further, identification markings are provided on the side surfaces of the
[偏光板1の製造方法]
(第1の製造方法)
上述の偏光板1の第1の製造方法は、格子状凸部形成工程と、撥水層形成工程と、切断工程と、を有する。以下、各工程について、図3A〜図3Cを参照して詳しく説明する。
ここで、図3A〜図3Cは、本実施形態に係る偏光板1の製造方法を説明するための図である。
[Production Method of Polarizing Plate 1]
(First manufacturing method)
The first manufacturing method of the
Here, FIG. 3A to FIG. 3C are diagrams for explaining a method of manufacturing the
先ず、格子状凸部形成工程では、偏光板1の使用サイズよりも大きい透明基板2の一方の面側において、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで所定方向に延在する格子状凸部3を形成する。即ち、第1の製造方法では、偏光板1の使用サイズよりも大きい大判の透明基板2上に格子状凸部3を形成する。
First, in the grid-like convex forming process, on one surface side of the
格子状凸部形成工程は、例えば、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。なお、上述したように、誘電体層形成工程と吸収層形成工程を統合して誘電体層と吸収層とを一体形成してもよい。 The lattice-shaped convex portion forming step includes, for example, a reflective layer forming step, a dielectric layer forming step, an absorbing layer forming step, and an etching step. As described above, the dielectric layer forming step and the absorbing layer forming step may be integrated to integrally form the dielectric layer and the absorbing layer.
反射層形成工程では、透明基板2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 reflective layer forming step, a reflective layer is formed on the
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2上に配列される格子状凸部3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2上に配列される格子状凸部3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 process, by selectively etching the laminated body formed through the above-described respective layer forming processes, the lattice-shaped
撥水層形成工程では、図3Aに示すように、格子状凸部3が形成された大判の透明基板100Aの一方の面を覆うように撥水層4を形成する。撥水層形成工程は、例えば、シリカ層形成工程と、シランカップリング層形成工程と、を有する。
In the water repellent layer forming step, as shown in FIG. 3A, the water repellent layer 4 is formed so as to cover one surface of the large
シリカ層形成工程では、格子状凸部3が形成された大判の透明基板100Aの一方の面を覆うように、シリカからなるシリカ層を形成する。具体的には、例えば上述のCVDやALDを利用することにより、シリカ層を形成する。このとき、シリカ層の成形方法上、透明基板100Aの一方の面のみならず、他方の面も含めた全体を覆うようにシリカ層が形成される。
In the silica layer forming step, a silica layer made of silica is formed so as to cover one surface of the large
シランカップリング層形成工程では、図3Aに示すように、シリカ層形成工程により形成されたシリカ層の表面に、シランカップリング剤9からなるシランカップリング層を形成する。具体的には、例えば上述のCVDやALDの他、ディッピング等を利用することにより、シランカップリング層を形成する。このとき、シランカップリング層の成形方法上、透明基板100Aの一方の面のみならず、他方の面も含めた全体を覆うようにシランカップリング層が形成される。
In the silane coupling layer forming step, as shown in FIG. 3A, a silane coupling layer made of the silane coupling agent 9 is formed on the surface of the silica layer formed by the silica layer forming step. Specifically, for example, a silane coupling layer is formed by using dipping or the like in addition to the above-described CVD and ALD. At this time, the silane coupling layer is formed so as to cover not only one surface of the
切断工程では、図3Bに示すように、撥水層4が形成された大判の透明基板100Bを、偏光板1の使用サイズに切断する。具体的には、先ず、例えばスクライバー8を用いたスクライブ加工等により、透明基板100Bの表面に分断用の溝(クラック)を形成する。次いで、形成された分断用の溝に沿って、透明基板100Bを個片に分断(ブレーク)することで、所望のサイズとする。
In the cutting step, as shown in FIG. 3B, the large transparent substrate 100 </ b> B on which the water-repellent layer 4 is formed is cut into a use size of the
上述したように第1の製造方法では、大判の透明基板を使用するため、本工程により液晶パネル等のサイズに適した所望の大きさに透明基板100Bを切断する。このとき、撥水層4が形成された透明基板100Bを切断するため、切断されて得られた偏光板1の側面には、撥水層が存在せずに透明基板が露出した状態となる。
以上により、図3Cに示すような所望のサイズからなり、側面において透明基板が露出した偏光板1が製造される。
As described above, in the first manufacturing method, since a large transparent substrate is used, the
Thus, the
(第2の製造方法)
上述の偏光板1の第2の製造方法は、格子状凸部形成工程と、撥水層形成工程と、除去工程と、を有する。以下、各工程について詳しく説明する。
(Second manufacturing method)
The above-described second manufacturing method of the
格子状凸部形成工程では、偏光板1の使用サイズと同等の大きさの透明基板の一方の面側において、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで所定方向に延在する格子状凸部3を形成する。即ち、第2の製造方法では、偏光板1の使用サイズと同等サイズの小さい小判の透明基板上に格子状凸部3を形成する。なお、格子状凸部3の形成手順自体は第1の製造方法と同様であり、例えば、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、により、格子状凸部3が形成される。
In the grid-like convex portion forming step, the grid-like convex portion extending in a predetermined direction at a pitch shorter than the wavelength of light in the use band on one surface side of the transparent substrate having the same size as the use size of the
撥水層形成工程では、格子状凸部3が形成された小判の透明基板の一方の面を覆うように撥水層4を形成する。この撥水層形成工程は、第1の製造方法における撥水層形成工程と同様である。このとき、撥水層4の成形方法上、透明基板の一方の面のみならず、他方の面も含めた全体を覆うように撥水層4が形成される。
In the water-repellent layer forming step, the water-repellent layer 4 is formed so as to cover one surface of the small-sized transparent substrate on which the lattice-like
除去工程では、透明基板の側面に形成された撥水層4を、エッチングにより除去する。上述したように第2の製造方法では、偏光板1の使用サイズと同等サイズの小さい小判の透明基板を使用するため、第1の製造方法のような切断工程が不要である。また上述したように偏光板1の側面にも撥水層4が形成されてしまうところ、本工程により、偏光板1の側面に形成された撥水層4を除去する。具体的には、所望のエッチング等により、側面の撥水層4を除去する。
以上により、側面において透明基板が露出した偏光板1が製造される。
In the removing step, the water repellent layer 4 formed on the side surface of the transparent substrate is removed by etching. As described above, in the second manufacturing method, a small transparent substrate having a size equivalent to the size of the
Thus, the
[光学機器]
本実施形態に係る光学機器は、上述の偏光板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 this embodiment includes the
例えば、偏光板1は、液晶プロジェクタ等の光学機器の内部に設けられた取付枠(固定枠)に対して、縦置きの状態で、その側面に取付枠が当接するようにして嵌め込まれる。そして、例えば取付枠と偏光板1の側面との間に接着剤が供給され、これにより、偏光板1は取付枠に固着される。このとき、本実施形態に係る偏光板1の側面は、透明基板2が露出して親水性を有することから、接着剤に馴染み易く高い接着強度が得られ、取付枠に対して強固に固着できる。また、側面に撥水層が存在しないため、グリッドの毛細管現象によって接着剤が偏光板1の中央へ流れ込むのを防止でき、接着作業の作業性向上によって光学機器の生産性を向上できる。
For example, the
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.
上記実施形態では、偏光板1が吸収型の偏光板であり、格子状凸部3が反射層、誘電体層、吸収層の積層体で構成されているが、これに限定されない。例えば、誘電体層と吸収層が一体化されていてもよい。あるいは、格子状凸部が反射層で構成され、偏光板1が反射型の偏光板であってもよい。
In the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、偏光板1の他方の面(格子状凸部3が形成された面とは反対側の面)にも撥水層4が形成されているが、これに限定されない。撥水層4は、偏光板1の少なくとも一方の面(格子状凸部3が形成された面)に形成されていればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the water-repellent layer 4 is formed also in the other surface (surface on the opposite side to the surface in which the lattice-shaped
また、上記実施形態では、隣接する格子状凸部3間の各溝内を含め、偏光板1の一方の面全体を覆うように撥水層4が形成されているが、これに限定されない。撥水層4は、少なくとも格子状凸部3の表面を覆うように配置されていればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the water repellent layer 4 is formed so that the whole one surface of the
1 偏光板
2 透明基板
3 格子状凸部
4 撥水層
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記偏光板の使用サイズと同等の大きさの透明基板の一方の面側において、使用帯域の光の波長よりも短いピッチで所定方向に延在する格子状凸部を形成する格子状凸部形成工程と、
前記透明基板の一方の面側において前記透明基板の表面及び前記格子状凸部の表面を覆う撥水層を形成する撥水層形成工程と、
前記透明基板の側面に形成された撥水層をエッチングにより除去する除去工程と、を有する偏光板の製造方法。 A method of manufacturing a polarizing plate having a wire grid structure,
Forming a grid-like convex part that forms a grid-like convex part extending in a predetermined direction at a pitch shorter than the wavelength of light in the use band on one surface side of a transparent substrate having a size equivalent to the use size of the polarizing plate Process,
A water-repellent layer forming step of forming a water-repellent layer covering the surface of the transparent substrate and the surface of the grid-like convex portion on one surface side of the transparent substrate;
And a removing step of removing the water-repellent layer formed on the side surface of the transparent substrate by etching.
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