JPH10104422A - 偏光素子及びその製造方法 - Google Patents
偏光素子及びその製造方法Info
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- JPH10104422A JPH10104422A JP8258111A JP25811196A JPH10104422A JP H10104422 A JPH10104422 A JP H10104422A JP 8258111 A JP8258111 A JP 8258111A JP 25811196 A JP25811196 A JP 25811196A JP H10104422 A JPH10104422 A JP H10104422A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles
Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜法における延伸法以外の熱塑性変形を可
能にし、熱塑性変形後の表面研磨加工等に対して耐久性
があり、さらに長期信頼性に非常に優れた偏光素子及び
その製造方法を提供すること。 【解決手段】 偏光素子は、透光性を有する少なくとも
２枚の誘電体基板１，２の主面の間に、誘電体中に形状
異方性を有する多数の粒子が配向されて成る偏光層Ｈ１
を介在させて接合させて成る。また、その製造方法は、
透光性を有する２枚の誘電体基板１，２のうち少なくと
も一方の誘電体基板１の一主面に、多数の金属粒子５ａ
から成る金属粒子層５と誘電体層６とを交互に多層に積
層させて積層体７を形成し、次に２枚の誘電体基板１，
２を間に積層体７を挟むように接合させて接合基体Ｓと
成し、しかる後、該接合基体Ｓを所定方向に熱塑性変形
させ、積層体７の金属粒子に形状異方性及び配向性を付
与せしめて偏光層Ｈ１と成すとともに、該偏光層Ｈ１を
２枚の誘電体基板１，２間に介在させることを特徴とす
る。
能にし、熱塑性変形後の表面研磨加工等に対して耐久性
があり、さらに長期信頼性に非常に優れた偏光素子及び
その製造方法を提供すること。 【解決手段】 偏光素子は、透光性を有する少なくとも
２枚の誘電体基板１，２の主面の間に、誘電体中に形状
異方性を有する多数の粒子が配向されて成る偏光層Ｈ１
を介在させて接合させて成る。また、その製造方法は、
透光性を有する２枚の誘電体基板１，２のうち少なくと
も一方の誘電体基板１の一主面に、多数の金属粒子５ａ
から成る金属粒子層５と誘電体層６とを交互に多層に積
層させて積層体７を形成し、次に２枚の誘電体基板１，
２を間に積層体７を挟むように接合させて接合基体Ｓと
成し、しかる後、該接合基体Ｓを所定方向に熱塑性変形
させ、積層体７の金属粒子に形状異方性及び配向性を付
与せしめて偏光層Ｈ１と成すとともに、該偏光層Ｈ１を
２枚の誘電体基板１，２間に介在させることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用機器、光
記録用機器、光センサー等に使用される偏光素子に関す
るものであり、特に光通信用機器に用いられる光アイソ
レータに好適に使用可能で、高消光比かつ高信頼性の偏
光素子に関する。
記録用機器、光センサー等に使用される偏光素子に関す
るものであり、特に光通信用機器に用いられる光アイソ
レータに好適に使用可能で、高消光比かつ高信頼性の偏
光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】古くより、材料を延伸することによって
得られる光学異方性を利用した部品は存在しており、例
えば高分子フィルムを用いた、いわゆる偏光フィルム等
が広く知られている。
得られる光学異方性を利用した部品は存在しており、例
えば高分子フィルムを用いた、いわゆる偏光フィルム等
が広く知られている。
【０００３】また、ガラス中に分散させた微細な異方性
金属粒子によって、赤外域で偏光特性を発揮する偏光素
子も知られており、上記高分子フィルムを用いたものよ
り損失が小さく、しかも耐久性も高いため、光通信の分
野で盛んに使用されている。例えば、このような偏光素
子は次のようにして作製される。ハロゲン化銀を含むガ
ラス中に熱処理によりハロゲン化銀を凝集させ、次いで
加熱延伸により微細なハロゲン化銀粒子の回転楕円体へ
の変形と、該回転楕円体の長軸方向の配向を同時に行な
った後に、ハロゲン化銀を金属銀に還元して偏光特性を
生じるようにして偏光素子を作製するのである（特開昭
５６−１６９１４０号公報等を参照、以下、溶融法とい
う）。
金属粒子によって、赤外域で偏光特性を発揮する偏光素
子も知られており、上記高分子フィルムを用いたものよ
り損失が小さく、しかも耐久性も高いため、光通信の分
野で盛んに使用されている。例えば、このような偏光素
子は次のようにして作製される。ハロゲン化銀を含むガ
ラス中に熱処理によりハロゲン化銀を凝集させ、次いで
加熱延伸により微細なハロゲン化銀粒子の回転楕円体へ
の変形と、該回転楕円体の長軸方向の配向を同時に行な
った後に、ハロゲン化銀を金属銀に還元して偏光特性を
生じるようにして偏光素子を作製するのである（特開昭
５６−１６９１４０号公報等を参照、以下、溶融法とい
う）。
【０００４】図７に示すように、このような偏光素子Ｐ
は、ガラス１１中に回転楕円体状を成す金属粒子１３が
分散されており、透過入射光線１２に対して金属粒子１
３の長軸方向の偏光成分１４を吸収し、短軸方向の偏光
成分１５をほとんど透過させることで偏光素子Ｐとして
動作させるものである。
は、ガラス１１中に回転楕円体状を成す金属粒子１３が
分散されており、透過入射光線１２に対して金属粒子１
３の長軸方向の偏光成分１４を吸収し、短軸方向の偏光
成分１５をほとんど透過させることで偏光素子Ｐとして
動作させるものである。
【０００５】ところが、上記溶融法により得られた偏光
素子は、ハロゲン化銀を金属銀に還元するための還元ガ
スを導入する場合がある。この還元ガスは他の物質と反
応するので、取扱いに注意を要するうえ高価であるとい
う問題を有している。
素子は、ハロゲン化銀を金属銀に還元するための還元ガ
スを導入する場合がある。この還元ガスは他の物質と反
応するので、取扱いに注意を要するうえ高価であるとい
う問題を有している。
【０００６】また、還元はハロゲン化銀の表面から進行
するため、偏光に関わる部分は表面から数１０μｍ程度
の深さであることから、大部分の銀はハロゲン化銀のま
まとなる。このため、材料活用の面からすれば非常に使
用効率が悪く、しかも光学特性の面からも、偏光特性に
関与しないハロゲン化銀は挿入損失増加の要因にもなる
などの問題も有している。
するため、偏光に関わる部分は表面から数１０μｍ程度
の深さであることから、大部分の銀はハロゲン化銀のま
まとなる。このため、材料活用の面からすれば非常に使
用効率が悪く、しかも光学特性の面からも、偏光特性に
関与しないハロゲン化銀は挿入損失増加の要因にもなる
などの問題も有している。
【０００７】これら諸問題に対応するために、同じくガ
ラス中に金属微粒子を分散させた偏光素子として、次の
ようなものが提案されている。この偏光素子は金属粒子
を分散させるために、ガラス等の誘電体基板上に真空蒸
着等の薄膜作製プロセスを利用して金属を島状に成膜し
た島状金属粒子の膜と、ガラス等から成る誘電体膜とを
交互に形成し、加熱延伸によって島状金属粒子に対して
異方性をもたせるようにしたものもある（以下、薄膜法
という）。このような薄膜法は、上記溶融法と比較する
と、還元が不要となる、プロセスが容易となる等のメリ
ットを有している（例えば、１９９０年電子情報通信学
会秋期全国大会予稿集Ｃ−２１２を参照）。
ラス中に金属微粒子を分散させた偏光素子として、次の
ようなものが提案されている。この偏光素子は金属粒子
を分散させるために、ガラス等の誘電体基板上に真空蒸
着等の薄膜作製プロセスを利用して金属を島状に成膜し
た島状金属粒子の膜と、ガラス等から成る誘電体膜とを
交互に形成し、加熱延伸によって島状金属粒子に対して
異方性をもたせるようにしたものもある（以下、薄膜法
という）。このような薄膜法は、上記溶融法と比較する
と、還元が不要となる、プロセスが容易となる等のメリ
ットを有している（例えば、１９９０年電子情報通信学
会秋期全国大会予稿集Ｃ−２１２を参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記薄
膜法により作製した偏光素子は、加熱延伸の結果、うね
りなどの表面の変形、面粗れが生じることがある。そし
て、このような表面の変形は入射光線の偏向を、面粗れ
は入射光線の散乱による挿入損失の増加を招き、ひいて
は完成品の偏光特性を劣化させることとなる。
膜法により作製した偏光素子は、加熱延伸の結果、うね
りなどの表面の変形、面粗れが生じることがある。そし
て、このような表面の変形は入射光線の偏向を、面粗れ
は入射光線の散乱による挿入損失の増加を招き、ひいて
は完成品の偏光特性を劣化させることとなる。
【０００９】さらに、一般的な光学素子では、その表面
に反射防止膜を形成させる必要があるが、そのためには
表面の清浄度や平滑性が必要であり、素子厚みの調整が
必要になることがある。このような場合は、表面を化学
研磨もしくは機械研磨等をしなければならなが、従来の
薄膜法においては、加熱延伸後の加工を考慮した構成で
はないため、研磨加工により偏光特性が生じる層を破壊
する恐れがあった。
に反射防止膜を形成させる必要があるが、そのためには
表面の清浄度や平滑性が必要であり、素子厚みの調整が
必要になることがある。このような場合は、表面を化学
研磨もしくは機械研磨等をしなければならなが、従来の
薄膜法においては、加熱延伸後の加工を考慮した構成で
はないため、研磨加工により偏光特性が生じる層を破壊
する恐れがあった。
【００１０】また、誘電体基板に熱塑性変形を与える方
法は、上記延伸以外に、金型による押し出し、金型によ
る引き出し、ローラー等による圧延などがあるが、延伸
以外の加工方法は、金型やローラーにワーク本体が接触
するため、加圧でワーク本体の表面層を劣化させること
が考えられ、延伸のみが限定されていた。
法は、上記延伸以外に、金型による押し出し、金型によ
る引き出し、ローラー等による圧延などがあるが、延伸
以外の加工方法は、金型やローラーにワーク本体が接触
するため、加圧でワーク本体の表面層を劣化させること
が考えられ、延伸のみが限定されていた。
【００１１】また、薄膜法は溶融法に比べガラスの密度
を高くすることが困難であり、外部雰囲気の浸透等の恐
れがあり、これにより偏光特性が劣化することがあっ
た。
を高くすることが困難であり、外部雰囲気の浸透等の恐
れがあり、これにより偏光特性が劣化することがあっ
た。
【００１２】そこで、本発明は薄膜法における延伸法以
外の熱塑性変形を可能にし、熱塑性変形後の表面研磨加
工等に対して耐久性があり、さらに長期信頼性に非常に
優れた偏光素子及びその製造方法を提供することを目的
とする。
外の熱塑性変形を可能にし、熱塑性変形後の表面研磨加
工等に対して耐久性があり、さらに長期信頼性に非常に
優れた偏光素子及びその製造方法を提供することを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の偏光素子は、透光性を有する少なくとも２
枚の誘電体基板の主面の間に、誘電体中に形状異方性を
有する多数の粒子が配向されて成る偏光層を介在させて
接合させて成る。
に、本発明の偏光素子は、透光性を有する少なくとも２
枚の誘電体基板の主面の間に、誘電体中に形状異方性を
有する多数の粒子が配向されて成る偏光層を介在させて
接合させて成る。
【００１４】また、その製造方法は、透光性を有する２
枚の誘電体基板のうち少なくとも一方の誘電体基板の一
主面に、多数の金属粒子から成る金属粒子層と誘電体層
とを交互に多層に積層させて積層体を形成し、次に２枚
の誘電体基板を間に積層体を挟むように接合させて接合
基体と成し、しかる後、該接合基体を所定方向に熱塑性
変形させ、積層体の金属粒子に形状異方性及び配向性を
付与せしめて偏光層と成すとともに、該偏光層を２枚の
誘電体基板間に介在させることを特徴とする。
枚の誘電体基板のうち少なくとも一方の誘電体基板の一
主面に、多数の金属粒子から成る金属粒子層と誘電体層
とを交互に多層に積層させて積層体を形成し、次に２枚
の誘電体基板を間に積層体を挟むように接合させて接合
基体と成し、しかる後、該接合基体を所定方向に熱塑性
変形させ、積層体の金属粒子に形状異方性及び配向性を
付与せしめて偏光層と成すとともに、該偏光層を２枚の
誘電体基板間に介在させることを特徴とする。
【００１５】また、透光性を有する２枚の誘電体基板の
うち少なくとも一方の誘電体基板の一主面に、多数の金
属粒子から成る金属粒子層と誘電体層とを交互に多層に
積層させて積層体を形成し、次に、該積層体を形成した
誘電体基板を所定方向に熱塑性変形させ、積層体の金属
粒子に形状異方性及び配向性を付与せしめて偏光層と成
すとともに、しかる後、該偏光層を２枚の誘電体基板間
に介在させるべく接合するようにしてもよい。
うち少なくとも一方の誘電体基板の一主面に、多数の金
属粒子から成る金属粒子層と誘電体層とを交互に多層に
積層させて積層体を形成し、次に、該積層体を形成した
誘電体基板を所定方向に熱塑性変形させ、積層体の金属
粒子に形状異方性及び配向性を付与せしめて偏光層と成
すとともに、しかる後、該偏光層を２枚の誘電体基板間
に介在させるべく接合するようにしてもよい。
【００１６】上記偏光素子及びその製造方法によれば、
熱塑性変形によって形状異方性を有した金属粒子が配向
して成る偏光層は、偏光素子の厚さ方向のほぼ中心部に
位置させることができ、偏光素子の両主面はバルク状の
誘電体面になる。
熱塑性変形によって形状異方性を有した金属粒子が配向
して成る偏光層は、偏光素子の厚さ方向のほぼ中心部に
位置させることができ、偏光素子の両主面はバルク状の
誘電体面になる。
【００１７】これにより、熱塑性変形や後工程における
研磨等（例えば、反射防止膜等を偏光素子の両主面に形
成させる場合には、その表面の清浄度や平滑性が重要で
あり、また、光路長の調整、デザイン性、強度的な配慮
などから偏光素子の厚みを調整を要する場合がある。こ
のような場合に、両主面の化学研磨や機械研磨が必要に
なる）の加工においては、バルク状の誘電体基板が表面
に位置することになるため、種々の研磨加工に充分耐え
ることができる。すなわち、上記加工により両端面の表
面粗れや変形等が生じても、中心部に位置する偏光層は
全く影響を受けないことになる。
研磨等（例えば、反射防止膜等を偏光素子の両主面に形
成させる場合には、その表面の清浄度や平滑性が重要で
あり、また、光路長の調整、デザイン性、強度的な配慮
などから偏光素子の厚みを調整を要する場合がある。こ
のような場合に、両主面の化学研磨や機械研磨が必要に
なる）の加工においては、バルク状の誘電体基板が表面
に位置することになるため、種々の研磨加工に充分耐え
ることができる。すなわち、上記加工により両端面の表
面粗れや変形等が生じても、中心部に位置する偏光層は
全く影響を受けないことになる。
【００１８】したがって、熱塑性変形の加工方法の選択
においても、延伸以外の押し出し、圧延等の中から簡便
性、量産性の高い方法を適宜選択することが可能にな
る。また、熱塑性変形後に研磨を行うことで、表面平滑
性が良好になり、光の散乱や偏向の少ない優れた光学特
性を得ることができる。さらに、表面平滑性の良好な表
面は反射防止膜を形成するために好適で、反射の少ない
偏光素子を実現できる。なおここで、研磨とは、ＨＦ溶
液等によるエッチングやＣＭＰと呼ばれるの化学研磨、
一般のＣｅＯ２ ( 酸化セシウム）、ＳｉＣ（炭化珪
素）等の研磨砥粒を用いた機械研磨をいうものとする。
においても、延伸以外の押し出し、圧延等の中から簡便
性、量産性の高い方法を適宜選択することが可能にな
る。また、熱塑性変形後に研磨を行うことで、表面平滑
性が良好になり、光の散乱や偏向の少ない優れた光学特
性を得ることができる。さらに、表面平滑性の良好な表
面は反射防止膜を形成するために好適で、反射の少ない
偏光素子を実現できる。なおここで、研磨とは、ＨＦ溶
液等によるエッチングやＣＭＰと呼ばれるの化学研磨、
一般のＣｅＯ２ ( 酸化セシウム）、ＳｉＣ（炭化珪
素）等の研磨砥粒を用いた機械研磨をいうものとする。
【００１９】また、偏光層が中心に位置し、しかも密度
の高いバルク状の基板面が表面に来るため、外部雰囲気
の浸透しにくく耐久性が高くなる。
の高いバルク状の基板面が表面に来るため、外部雰囲気
の浸透しにくく耐久性が高くなる。
【００２０】さらに、偏光層を中心部に位置させるため
には、上記第２の製造方法のように、熱塑性加工後に偏
光層が内側に来るように面接合を行っても良い。
には、上記第２の製造方法のように、熱塑性加工後に偏
光層が内側に来るように面接合を行っても良い。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。
て図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】図１に示すように、偏光素子Ｐ１は、透光
性を有するガラスから成る誘電体基板１及び誘電体基板
２をその両主面（表面）側に備え、後述する熱塑性変形
により異方性と配向性が付与された金属粒子３ａが誘電
体（誘電体層４）中に分散された金属粒子層３と、誘電
体基板１、２と同一材料の誘電体層４とが、交互に積層
された偏光層Ｈ１を、誘電体基板１、２の間（中間）に
介在させている。このようにして、誘電体基板１，２の
間に挟まれた偏光層Ｈ１中の形状異方性及び配向性を有
した多数の金属粒子３ａでもって偏光作用を成すことが
できる。
性を有するガラスから成る誘電体基板１及び誘電体基板
２をその両主面（表面）側に備え、後述する熱塑性変形
により異方性と配向性が付与された金属粒子３ａが誘電
体（誘電体層４）中に分散された金属粒子層３と、誘電
体基板１、２と同一材料の誘電体層４とが、交互に積層
された偏光層Ｈ１を、誘電体基板１、２の間（中間）に
介在させている。このようにして、誘電体基板１，２の
間に挟まれた偏光層Ｈ１中の形状異方性及び配向性を有
した多数の金属粒子３ａでもって偏光作用を成すことが
できる。
【００２３】・第１の製造方法 上記のような偏光素子の作製方法について、図２（ａ）
〜（ｅ）に基づいて説明する。まず、図２（ａ）に示す
ように、透光性を有する誘電体基板１上に多数の金属粒
子５ａから成る金属粒子層５、及び誘電体層６からなる
積層体である交互積層薄膜７を形成させるが、この交互
積層薄膜７の形成は、例えば、以下に示す（１）〜
（４）の工程を数回繰り返し行なうことにより形成され
る。
〜（ｅ）に基づいて説明する。まず、図２（ａ）に示す
ように、透光性を有する誘電体基板１上に多数の金属粒
子５ａから成る金属粒子層５、及び誘電体層６からなる
積層体である交互積層薄膜７を形成させるが、この交互
積層薄膜７の形成は、例えば、以下に示す（１）〜
（４）の工程を数回繰り返し行なうことにより形成され
る。
【００２４】すなわち、（１）透光性を有しガラスから
成る誘電体基板１を用意する工程、（２）誘電体基板１
上に島状微粒子から成る金属膜をスパッタ法により被着
形成させる工程、（３）誘電体基板１全体を誘電体基板
１を構成する誘電体材料のガラス徐冷点より低い温度で
加熱して、島状微粒子を凝集させて所望の寸法の金属粒
子５ａに成長させる工程、（４）多数の金属粒子５ａか
ら成る金属粒子層５上にスパッタ法により誘電体層６を
膜状に形成させる工程。
成る誘電体基板１を用意する工程、（２）誘電体基板１
上に島状微粒子から成る金属膜をスパッタ法により被着
形成させる工程、（３）誘電体基板１全体を誘電体基板
１を構成する誘電体材料のガラス徐冷点より低い温度で
加熱して、島状微粒子を凝集させて所望の寸法の金属粒
子５ａに成長させる工程、（４）多数の金属粒子５ａか
ら成る金属粒子層５上にスパッタ法により誘電体層６を
膜状に形成させる工程。
【００２５】次に、図２（ｂ）に示すように、誘電体基
板１の交互積層薄膜７を形成した側の面を、一般にＣＰ
Ｍと呼ばれる方法やＳＯＹＴＯＮ−ＰＯＬＩＳＨ（モン
サント社の商標）で、平均の平坦度１０μｍ以下、平均
の面粗さ１ｎｍ以下で、表面に加工変質層が残存せず、
親水性になるように研磨加工する。
板１の交互積層薄膜７を形成した側の面を、一般にＣＰ
Ｍと呼ばれる方法やＳＯＹＴＯＮ−ＰＯＬＩＳＨ（モン
サント社の商標）で、平均の平坦度１０μｍ以下、平均
の面粗さ１ｎｍ以下で、表面に加工変質層が残存せず、
親水性になるように研磨加工する。
【００２６】ここで、上記研磨法は数ｎｍ単位で研磨が
可能であって、研磨層の下部（交互積層薄膜７の内部）
にほとんどダメージを与えることのない、非常に高精度
な研磨を実現させることができる。また、後工程の熱塑
性加工を行なう前に研磨を行うので、熱塑性加工後のよ
うに表面の変形や面荒れがほとんどなく、研磨により除
去される量は多くとも数十ｎｍであり、これは、熱塑性
加工後の研磨量が数μｍから数十μｍ、場合によっては
１００μｍ以上必要とされるのに対し、著しく少なくす
ることができる。また、単なる機械研磨では、平坦度や
面粗さは所望の値を達成しても、加工により化学的に変
化した加工変質層が残存し、この後の面接合ができな
い。
可能であって、研磨層の下部（交互積層薄膜７の内部）
にほとんどダメージを与えることのない、非常に高精度
な研磨を実現させることができる。また、後工程の熱塑
性加工を行なう前に研磨を行うので、熱塑性加工後のよ
うに表面の変形や面荒れがほとんどなく、研磨により除
去される量は多くとも数十ｎｍであり、これは、熱塑性
加工後の研磨量が数μｍから数十μｍ、場合によっては
１００μｍ以上必要とされるのに対し、著しく少なくす
ることができる。また、単なる機械研磨では、平坦度や
面粗さは所望の値を達成しても、加工により化学的に変
化した加工変質層が残存し、この後の面接合ができな
い。
【００２７】この化学研磨の一例である上記ＳＯＹＴＯ
Ｎ−ＰＯＬＩＳＨによる研磨は、ポリッシュ工程と洗浄
工程とからなるが、ポリッシュ工程は、超純水中でポリ
ッシングパッド１６を用いてポリッシュした後、平均粒
径３０ｎｍのＳｉＯ2 粒子をＮａＯＨ溶液に懸濁させた
コロイダルシリカ１７中でポリッシュする。洗浄工程
は、以下に示す８工程からなる。
Ｎ−ＰＯＬＩＳＨによる研磨は、ポリッシュ工程と洗浄
工程とからなるが、ポリッシュ工程は、超純水中でポリ
ッシングパッド１６を用いてポリッシュした後、平均粒
径３０ｎｍのＳｉＯ2 粒子をＮａＯＨ溶液に懸濁させた
コロイダルシリカ１７中でポリッシュする。洗浄工程
は、以下に示す８工程からなる。
【００２８】すなわち、（１）アルコールによる超音波
バス、（２）超純水による超音波バス、（３）硫酸と過
酸化水素水の混合液で超音波バス、（４）アンモニアと
過酸化水素水の混合液による超音波バス、（５）フッ酸
溶液に浸漬、（６）硝酸溶液に浸漬、（７）超純水中に
てポリッシング、（８）スピンドライヤーにて乾燥、の
８工程から成る。なお、各工程間は超純水でリンスを行
うものとする。
バス、（２）超純水による超音波バス、（３）硫酸と過
酸化水素水の混合液で超音波バス、（４）アンモニアと
過酸化水素水の混合液による超音波バス、（５）フッ酸
溶液に浸漬、（６）硝酸溶液に浸漬、（７）超純水中に
てポリッシング、（８）スピンドライヤーにて乾燥、の
８工程から成る。なお、各工程間は超純水でリンスを行
うものとする。
【００２９】次に、上記交互積層薄膜７を形成する工程
と、上記研磨工程とを、他の誘電体基板に対しても行
い、図２（ｃ）に示すように、一方の誘電体基板１の交
互積層薄膜７の形成面と他方の誘電体基板２の交互積層
薄膜７の形成面とを面接合して接合基体Ｓを作製する。
ここで、他方の誘電体基板２に対して上記交互積層薄膜
７を形成する工程を行わなくともよく、その場合、他方
の誘電体基板２の一主面（一方の誘電体基板１に接合さ
せる面）に対して上記研磨工程のみを行う。
と、上記研磨工程とを、他の誘電体基板に対しても行
い、図２（ｃ）に示すように、一方の誘電体基板１の交
互積層薄膜７の形成面と他方の誘電体基板２の交互積層
薄膜７の形成面とを面接合して接合基体Ｓを作製する。
ここで、他方の誘電体基板２に対して上記交互積層薄膜
７を形成する工程を行わなくともよく、その場合、他方
の誘電体基板２の一主面（一方の誘電体基板１に接合さ
せる面）に対して上記研磨工程のみを行う。
【００３０】この場合、上述の化学研磨を施した表面ど
うしを面全体にて接触させると、ファンデルワールス力
により自然に吸着する。そして、接合基体Ｓを誘電体基
板のガラス軟化点温度以下で加熱することにより、原子
レベルの強固な接合が得られる。
うしを面全体にて接触させると、ファンデルワールス力
により自然に吸着する。そして、接合基体Ｓを誘電体基
板のガラス軟化点温度以下で加熱することにより、原子
レベルの強固な接合が得られる。
【００３１】そしてしかる後に、図２（ｄ）に示すよう
に、接合基体Ｓ全体を所定の方向へ加熱延伸等の熱塑性
加工を施すことにより、交互積層薄膜７中に分散してい
る金属粒子５ａに形状異方性（回転楕円体状に変形す
る）と配向性を付与し、図１に示すような中心部に偏光
層Ｈ１を持った偏光素子Ｐ１を得る。
に、接合基体Ｓ全体を所定の方向へ加熱延伸等の熱塑性
加工を施すことにより、交互積層薄膜７中に分散してい
る金属粒子５ａに形状異方性（回転楕円体状に変形す
る）と配向性を付与し、図１に示すような中心部に偏光
層Ｈ１を持った偏光素子Ｐ１を得る。
【００３２】そして最後に、図２（ｅ）に示すように、
接合基体Ｓの両主面（表面）を研磨してそれぞれの主面
に反射防止膜８を形成する。なお、簡単のため、図２
（ｂ）〜（ｅ）において金属粒子は図示を省略してい
る。
接合基体Ｓの両主面（表面）を研磨してそれぞれの主面
に反射防止膜８を形成する。なお、簡単のため、図２
（ｂ）〜（ｅ）において金属粒子は図示を省略してい
る。
【００３３】なお、誘電体基板１、２にはホウ珪酸ガラ
スの一種である、ＢＫー７ガラス（ホーヤ社製、ＳｉＯ
2 が約６９重量％、Ｂ2 Ｏ3 が約１０重量％），パイレ
ックスガラス（コーニング社製＃７７４０、ＳｉＯ2 が
約８３重量％、Ｂ2 Ｏ3 が約１３重量％），石英ガラス
等が好適である。また、誘電体層４は誘電体基板１、２
と同一材料が好適である。また、金属粒子層３にはＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等が好適である。さ
らに、反射防止膜８はＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 ，ＭｇＯ等の
誘電体材料から成る単層もしくは多層（複合）膜とす
る。また、熱塑性変形は、延伸以外の押し出し、圧延等
の中から簡便性、量産性の高い方法を選択することが可
能である。 ・第２の製造方法 上記製造方法の他に、以下に示す製造方法でも偏光素子
の研磨が簡便容易に行うことができ、優れた偏光素子を
提供できる。
スの一種である、ＢＫー７ガラス（ホーヤ社製、ＳｉＯ
2 が約６９重量％、Ｂ2 Ｏ3 が約１０重量％），パイレ
ックスガラス（コーニング社製＃７７４０、ＳｉＯ2 が
約８３重量％、Ｂ2 Ｏ3 が約１３重量％），石英ガラス
等が好適である。また、誘電体層４は誘電体基板１、２
と同一材料が好適である。また、金属粒子層３にはＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等が好適である。さ
らに、反射防止膜８はＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 ，ＭｇＯ等の
誘電体材料から成る単層もしくは多層（複合）膜とす
る。また、熱塑性変形は、延伸以外の押し出し、圧延等
の中から簡便性、量産性の高い方法を選択することが可
能である。 ・第２の製造方法 上記製造方法の他に、以下に示す製造方法でも偏光素子
の研磨が簡便容易に行うことができ、優れた偏光素子を
提供できる。
【００３４】すなわち、透光性を有する２枚の誘電体基
板を用意し、この誘電体基板の少なくとも一方の誘電体
基板の一主面上に、上記交互積層薄膜を形成し、さらに
上記研磨を行うが、接合基体を作製する前に、交互積層
薄膜を形成させた誘電体基板に対して所定方向に熱塑性
変形せしめて、形状異方性かつ配向性を具備した金属粒
子を形成するようにして、変形基体を作製する。そして
しかる後に、一方の変形基体の膜形成面に他方の変形基
体の膜形成面もしくは他の誘電体基板の一主面を接合す
るようにして接合基体を得、２枚の基板が接合して成る
偏光素子を作製するようにしてもよい。
板を用意し、この誘電体基板の少なくとも一方の誘電体
基板の一主面上に、上記交互積層薄膜を形成し、さらに
上記研磨を行うが、接合基体を作製する前に、交互積層
薄膜を形成させた誘電体基板に対して所定方向に熱塑性
変形せしめて、形状異方性かつ配向性を具備した金属粒
子を形成するようにして、変形基体を作製する。そして
しかる後に、一方の変形基体の膜形成面に他方の変形基
体の膜形成面もしくは他の誘電体基板の一主面を接合す
るようにして接合基体を得、２枚の基板が接合して成る
偏光素子を作製するようにしてもよい。
【００３５】
【実施例】次に具体的な実施例について説明する。
【００３６】第１の製造方法で得られた偏光素子 〔例１〕得られた偏光素子は、図１に示すように、誘電
体基板１及び２、誘電体層４がそれぞれホウ珪酸ガラス
の一種であるＢＫー７、金属粒子層３がＣｕである偏光
素子Ｐ１である。この偏光素子Ｐ１は以下のようにして
作製した。まず、図２（ａ）に示すように、各誘電体膜
６はそれぞれ２００ｎｍ程度の厚さとなるように（ただ
し、最上層は後工程の研磨のために、他の層より予め厚
く形成した。）、金属粒子層３と誘電体層４を交互に５
層ずつ成膜し（ただし、誘電体層中に個々の金属粒子が
分散される。）、ＳＯＹＴＯＮ−ＰＯＬＩＳＨ装置で成
膜面を化学研磨した後、成膜面が内側になるよう２枚の
基板を面接触させ、ファンデルワールス力により吸着さ
せた。そして、約５５０℃（誘電体基板１の徐冷点より
低く、ひずみ点より高い温度、すなわち転移点の近傍）
で約１０時間、大気中で熱処理を行なうことにより強固
な面接合を有する接合基体を得た。さらに、この接合基
体に対して、約６２０℃（軟化点と徐冷点の間）にて延
伸を行い、表面をＣＰＭで研磨しＴｉＯ2 とＳｉＯ2 の
多層薄膜からなる反射防止膜８を成膜した。
体基板１及び２、誘電体層４がそれぞれホウ珪酸ガラス
の一種であるＢＫー７、金属粒子層３がＣｕである偏光
素子Ｐ１である。この偏光素子Ｐ１は以下のようにして
作製した。まず、図２（ａ）に示すように、各誘電体膜
６はそれぞれ２００ｎｍ程度の厚さとなるように（ただ
し、最上層は後工程の研磨のために、他の層より予め厚
く形成した。）、金属粒子層３と誘電体層４を交互に５
層ずつ成膜し（ただし、誘電体層中に個々の金属粒子が
分散される。）、ＳＯＹＴＯＮ−ＰＯＬＩＳＨ装置で成
膜面を化学研磨した後、成膜面が内側になるよう２枚の
基板を面接触させ、ファンデルワールス力により吸着さ
せた。そして、約５５０℃（誘電体基板１の徐冷点より
低く、ひずみ点より高い温度、すなわち転移点の近傍）
で約１０時間、大気中で熱処理を行なうことにより強固
な面接合を有する接合基体を得た。さらに、この接合基
体に対して、約６２０℃（軟化点と徐冷点の間）にて延
伸を行い、表面をＣＰＭで研磨しＴｉＯ2 とＳｉＯ2 の
多層薄膜からなる反射防止膜８を成膜した。
【００３７】次に、このようにして得た偏光素子につい
て光学特性を測定した結果、図３に示すごとくとなっ
た。この図は、偏光素子の透過方向の偏光の透過損失を
挿入損失とし、遮断方向と透過方向の透過損失の差を消
光比として表したものである。図３から明らかなよう
に、波長１３１０ｎｍにて挿入損失０．１ｄＢ、消光比
４２ｄＢの優れた偏光特性を得ることができた。なお上
記表面研磨を施さないと散乱の増加等で挿入損失が１ｄ
Ｂを超えることがあった。
て光学特性を測定した結果、図３に示すごとくとなっ
た。この図は、偏光素子の透過方向の偏光の透過損失を
挿入損失とし、遮断方向と透過方向の透過損失の差を消
光比として表したものである。図３から明らかなよう
に、波長１３１０ｎｍにて挿入損失０．１ｄＢ、消光比
４２ｄＢの優れた偏光特性を得ることができた。なお上
記表面研磨を施さないと散乱の増加等で挿入損失が１ｄ
Ｂを超えることがあった。
【００３８】〔例２〕図４は別の実施例を説明する図で
ある。誘電体基板１の一主面上に金属粒子層３と誘電体
薄膜４は例１と同一のものを用い、交互にそれぞれ１０
層ずつ成膜して交互積層薄膜を形成後、この交互積層薄
膜の表面をＣＭＰで平均の平坦度１０μｍ以下、平均の
面粗さ１ｎｍ以下で加工変質層が残らないよう研磨し、
薄膜を形成しなかった他方の誘電体基板２の一主面もＣ
ＭＰで研磨し、それぞれの研磨面が内側になるよう面接
触させた。
ある。誘電体基板１の一主面上に金属粒子層３と誘電体
薄膜４は例１と同一のものを用い、交互にそれぞれ１０
層ずつ成膜して交互積層薄膜を形成後、この交互積層薄
膜の表面をＣＭＰで平均の平坦度１０μｍ以下、平均の
面粗さ１ｎｍ以下で加工変質層が残らないよう研磨し、
薄膜を形成しなかった他方の誘電体基板２の一主面もＣ
ＭＰで研磨し、それぞれの研磨面が内側になるよう面接
触させた。
【００３９】次に、図５に示すような押し出し成型機を
用いて熱塑性変形させた。すなわち、成型機内の加熱圧
下領域Ｒで約５５０℃で上下方向（誘電体基板１の主面
に垂直な方向）に圧力を印加して面接合させ、その後、
金型８を用いて熱塑性変形させた。ここで、表面は金型
８に接するため表面層がダメージを受けるが、偏光層Ｈ
２となる領域は、ほぼ中心部に位置するため影響がな
い。この後、表面研磨により表面荒れを除去し、それぞ
れの表面に反射防止膜の形成を行うことにより実施例１
と同様に挿入損失の低い優れた偏光素子の作製が可能で
あった。
用いて熱塑性変形させた。すなわち、成型機内の加熱圧
下領域Ｒで約５５０℃で上下方向（誘電体基板１の主面
に垂直な方向）に圧力を印加して面接合させ、その後、
金型８を用いて熱塑性変形させた。ここで、表面は金型
８に接するため表面層がダメージを受けるが、偏光層Ｈ
２となる領域は、ほぼ中心部に位置するため影響がな
い。この後、表面研磨により表面荒れを除去し、それぞ
れの表面に反射防止膜の形成を行うことにより実施例１
と同様に挿入損失の低い優れた偏光素子の作製が可能で
あった。
【００４０】なお通常、延伸法は材料を引き延ばすため
には保持しろが必要になるが、この部分は延伸後不要に
なり材料、加工の手間が無駄になる。
には保持しろが必要になるが、この部分は延伸後不要に
なり材料、加工の手間が無駄になる。
【００４１】〔例３〕図６は、誘電体基板１の一主面上
に交互積層薄膜を形成後、該交互積層薄膜表面をＣＭＰ
で研磨し、薄膜を形成しなかった誘電体基板２の一主面
もＣＭＰで研磨し、それぞれの研磨面が内側になるよう
面接触させ、加熱ローラー１０により面接合と熱塑性変
形させた方法である。
に交互積層薄膜を形成後、該交互積層薄膜表面をＣＭＰ
で研磨し、薄膜を形成しなかった誘電体基板２の一主面
もＣＭＰで研磨し、それぞれの研磨面が内側になるよう
面接触させ、加熱ローラー１０により面接合と熱塑性変
形させた方法である。
【００４２】この方法でも例１と同様に表面研磨、反射
防止膜の形成を行い、例１と同様に挿入損失の低い優れ
た偏光素子の作製が可能であった。このような圧延法も
押し出し法と同様に保持しろを必要としないため端から
端まで無駄なく利用できた。なお、熱塑性加工の他の方
法として、金型による引き出し法も使用できる。
防止膜の形成を行い、例１と同様に挿入損失の低い優れ
た偏光素子の作製が可能であった。このような圧延法も
押し出し法と同様に保持しろを必要としないため端から
端まで無駄なく利用できた。なお、熱塑性加工の他の方
法として、金型による引き出し法も使用できる。
【００４３】第２の製造方法による偏光素子 〔例４〕上記例１と化学研磨まで同一方法で行い、さら
に、例１と同一条件で熱塑性変形を行って変形基体を２
枚作製し、これら変形基体の交互積層薄膜の形成面どう
しを接合させて、最後に反射防止膜を被着させて偏光素
子を作製した。この場合でも、例１とほぼ同様な光学特
性を示し、優れた偏光素子を得ることができた。
に、例１と同一条件で熱塑性変形を行って変形基体を２
枚作製し、これら変形基体の交互積層薄膜の形成面どう
しを接合させて、最後に反射防止膜を被着させて偏光素
子を作製した。この場合でも、例１とほぼ同様な光学特
性を示し、優れた偏光素子を得ることができた。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光素子
によれば、偏光層がほぼ中心部に位置し、かつバルク状
の誘電体基板が表面に位置することから、以下に示すよ
うな効果を奏することができる。
によれば、偏光層がほぼ中心部に位置し、かつバルク状
の誘電体基板が表面に位置することから、以下に示すよ
うな効果を奏することができる。
【００４５】・偏光素子の表面研磨を容易かつ簡便に行
うことができる。
うことができる。
【００４６】・偏光素子の表面研磨により、熱塑性変形
で生じた変形を除去でき、表面平滑性が向上し、散乱に
よる光損失が減少する。さらに、表面研磨により清浄
性、平滑性を高められた偏光素子は反射防止機能と耐久
性の優れた反射防止膜の形成が可能になり、偏光特性の
優れた偏光素子を提供することができる。
で生じた変形を除去でき、表面平滑性が向上し、散乱に
よる光損失が減少する。さらに、表面研磨により清浄
性、平滑性を高められた偏光素子は反射防止機能と耐久
性の優れた反射防止膜の形成が可能になり、偏光特性の
優れた偏光素子を提供することができる。
【００４７】・延伸以外の圧延、押し出しによる熱塑性
加工が自由に選択できる。これにより、延伸で必要とさ
れる材料の引き延ばしのための保持しろが不要となり、
材料の無駄がなくなる。
加工が自由に選択できる。これにより、延伸で必要とさ
れる材料の引き延ばしのための保持しろが不要となり、
材料の無駄がなくなる。
【００４８】・延伸後の保持しろの除去等が不要であ
り、結果として簡便で量産性の高い熱塑性変形を実現さ
せることができる上、光学特性の優れた偏光素子を量産
性よくしかも安価に提供することができる。
り、結果として簡便で量産性の高い熱塑性変形を実現さ
せることができる上、光学特性の優れた偏光素子を量産
性よくしかも安価に提供することができる。
【００４９】・外気の浸透を極力防止することができ、
これにより光学特性が優れており且つ摩擦等に対して耐
久性の高い偏光素子が提供できる。
これにより光学特性が優れており且つ摩擦等に対して耐
久性の高い偏光素子が提供できる。
【図１】本発明に係る偏光素子を説明する概略断面図で
ある。
ある。
【図２】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明に係る偏光素
子の製造方法を説明する工程図である。
子の製造方法を説明する工程図である。
【図３】本発明の実施例による光学特性を説明する図で
ある。
ある。
【図４】本発明の実施例を説明する図であり、接合する
誘電体基板の一方のみに交互多層薄膜を形成したものの
断面図である。
誘電体基板の一方のみに交互多層薄膜を形成したものの
断面図である。
【図５】押し出し法による熱塑性変形を模式的に説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図６】圧延法による熱塑性変形を模式的に説明する斜
視図である。
視図である。
【図７】偏光素子の動作を模式的に説明する斜視図であ
る。
る。
１，２ ・・・ 誘電体基板 ３ ・・・ 金属粒子層 ４ ・・・ 誘電体層 ７ ・・・ 交互積層薄膜（積層体） Ｓ ・・・ 接合基体 Ｐ１，Ｐ２ ・・・ 偏光素子
Claims (3)
- 【請求項１】 透光性を有する少なくとも２枚の誘電体
基板の主面の間に、誘電体中に形状異方性を有する多数
の粒子が配向されて成る偏光層を介在させて接合させて
成る偏光素子。 - 【請求項２】 透光性を有する２枚の誘電体基板のうち
少なくとも一方の誘電体基板の一主面に、多数の金属粒
子から成る金属粒子層と誘電体層とを交互に多層に積層
させて積層体を形成し、次に前記２枚の誘電体基板を間
に前記積層体を挟むように接合させて接合基体と成し、
しかる後、該接合基体を所定方向に熱塑性変形させ、前
記積層体の金属粒子に形状異方性及び配向性を付与せし
めて偏光層と成すとともに、該偏光層を２枚の誘電体基
板間に介在させることを特徴とする偏光素子の製造方
法。 - 【請求項３】 透光性を有する２枚の誘電体基板のうち
少なくとも一方の誘電体基板の一主面に、多数の金属粒
子から成る金属粒子層と誘電体層とを交互に多層に積層
させて積層体を形成し、次に、該積層体を形成した誘電
体基板を所定方向に熱塑性変形させ、前記積層体の金属
粒子に形状異方性及び配向性を付与せしめて偏光層と成
すとともに、しかる後、該偏光層を２枚の誘電体基板間
に介在させるべく接合することを特徴とする偏光素子の
製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25811196A JP3492864B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 偏光素子の製造方法 |
| EP97307621A EP0833173B1 (en) | 1996-09-30 | 1997-09-29 | A production method for a polarizer |
| US08/939,288 US6252709B1 (en) | 1996-09-30 | 1997-09-29 | Polarizer and a production method thereof |
| DE69724543T DE69724543T2 (de) | 1996-09-30 | 1997-09-29 | Verfahren zur Herstellung eines Polarisators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25811196A JP3492864B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 偏光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104422A true JPH10104422A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3492864B2 JP3492864B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=17315663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25811196A Expired - Fee Related JP3492864B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 偏光素子の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6252709B1 (ja) |
| EP (1) | EP0833173B1 (ja) |
| JP (1) | JP3492864B2 (ja) |
| DE (1) | DE69724543T2 (ja) |
Cited By (1)
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