偏振元件及其制造方法技术

本发明专利技术所涉及的偏振元件为具有线栅构造的偏振元件，具备：透明基板11；以及格子状凸部10，在透明基板11上以比使用波段的光小的间距排列，并沿既定方向延伸，格子状凸部10包含形成在透明基板11上的反射层12，反射层12具有金属层15和氧化物层16，该氧化物层16从既定方向来看，覆盖金属层15的侧面，且由构成金属层15的金属的氧化物构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏振元件及其制造方法关联申请的相互参考本申请主张于2015年10月28日在日本专利申请的特愿2015－212023的优先权，在此为进行参照而引入该在先的申请的整个公开。
本专利技术涉及具有线栅（wiregrid）构造的偏振元件及其制造方法。
技术介绍
偏振元件是吸收一个方向的偏振光、并使与它正交的方向的偏振光透射的光学元件。液晶显示装置中，原理上需要偏振元件。特别是，在如透射型液晶投影仪那样的、使用光量大的光源的液晶显示装置中，偏振元件受到较强的辐射线，因此需要优异的耐热性，并且要求数厘米程度的大小和较高的消光比。为了响应这些要求，提出了线栅型的无机偏振元件（例如，参照专利文献1及2）。线栅型的偏振元件具有在基板上以比所使用的波长的波段窄的间距（数十nm～数百nm）并排多数沿一个方向延伸的导体的金属线（反射层）而配置的构造（线栅构造）。若光入射该偏振元件，则与金属线的延伸方向平行的偏振光（TE波（S波））不能透射，而与金属线的延伸方向垂直的偏振光（TM波（P波））原样透射。线栅型的偏振元件由于耐热性优异、能制作比较大的元件、并具有较高的消光比，所以适合于液晶投影仪等的用途。例如，在专利文献1记载的线栅型偏振元件中，在透明基板上形成以一定间隔配置凸状的线的栅（grid）构造层。该栅构造层由树脂形成。接着，通过溅射蚀刻将各自的凸状的线的前端部加工成人字形的形状。然后，使金属粒子从斜面入射，在树脂制的栅构造层的前端部周围形成金属层。另外，在专利文献2记载的线栅型偏振元件中，在透明基板上形成金属线，并在其上设置电介质层和吸收层。与金属线的延伸方向平行的偏振光（TE波（S波）），被电介质层和吸收层选择性地吸收。由此，在使用于液晶投影仪的情况下，能够减小在偏振元件的表面反射的返回光在液晶投影仪的装置内再次反射而产生的双重影像（ghost）等造成的、画质的劣化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－66635号公报；专利文献2：日本特开2014－52439号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在现有的线栅型的偏振元件中，由于对应于所使用的波长波段的、间距和栅宽度（栅的排列方向的栅的宽度）的关系，原理上越是短波长侧，光的透射率就越下降。在液晶投影仪中使用的可见光区域（红色波段：波长λ＝600～680nm，绿色波段：波长λ＝520nm～590nm，蓝色波段：λ＝430nm～510nm）中，蓝色波段的透射率会最低。已知通过缩小偏振元件的栅宽度，能够提高透射率，但是实际上形成缩小栅宽度的图案包括制造偏差在内难度较高，另外，因为缩小了宽度也难以维持可靠性。鉴于如上所述的问题点而构思的本专利技术的目的在于提供能够谋求改善透射轴方向的光透射特性的偏振元件及其制造方法。用于解决课题的方案为了解决上述课题，本专利技术所涉及的偏振元件是具有线栅构造的偏振元件，其具有：透明基板；以及格子状凸部，在所述透明基板上以比使用波段的光的波长小的间距排列，并沿既定方向延伸，所述格子状凸部包含形成在所述透明基板上的反射层，所述反射层具有金属层和氧化物层，所述氧化物层从所述既定方向来看，覆盖所述金属层的侧面，并由构成所述金属层的金属的氧化物构成。另外，本专利技术所涉及的偏振元件中，优选所述格子状凸部的排列方向的所述格子状凸部的宽度即栅宽度为35～45nm，若设所述格子状凸部的排列方向上的、所述栅宽度中所占的所述氧化物层的宽度的比例为x，则为28≤x＜48％。另外，本专利技术所涉及的偏振元件中，优选所述格子状凸部进一步包含形成在所述反射层上的电介质层、和形成在所述电介质层上的吸收层。另外，本专利技术所涉及的偏振元件中，优选光入射的所述偏振元件的表面被由电介质构成的保护膜覆盖。另外，本专利技术所涉及的偏振元件中，优选所述氧化物层越靠近最表面，构成所述金属层的金属的氧化的程度就越高。另外，为了解决上述课题，本专利技术所涉及的偏振元件的制造方法是具有线栅构造的偏振元件的制造方法，包含：在透明基板上形成以比使用波段的光的波长小的间距排列并沿既定方向延伸的金属层的工序；在所述金属层上形成电介质层的工序；在所述电介质层上形成吸收层的工序；以及在形成所述吸收层后，使所述金属层氧化而在所述金属层的侧面形成由构成所述金属层的金属的氧化物构成的氧化物层的工序。另外，为了解决上述课题，偏振元件的制造方法的特征在于：在形成所述氧化物层的工序中，通过热处理来氧化所述金属层。另外，为了解决上述课题，偏振元件的制造方法的特征在于：所述氧化物层越靠近最表面，构成所述金属层的金属的氧化的程度就越高。另外，为了解决上述课题，本专利技术所涉及的偏振元件的制造方法是如下偏振元件的制造方法，所述偏振元件具备透明基板、和在所述透明基板上以比使用波段的光的波长小的间距排列并沿既定方向延伸的格子状凸部，并具有所述格子状凸部的排列方向的所述格子状凸部的宽度即栅宽度为35～45nm的线栅构造，在入射光为绿色波段的光（波长λ＝520nm～590nm）的情况下具有透射轴透射率为93.5％以上的透射特性，所述偏振元件的制造方法包含：在所述透明基板上形成以比使用波段的光的波长小的间距排列并沿所述既定方向延伸的金属层的工序；在所述金属层上形成电介质层的工序；在所述电介质层上形成吸收层的工序；以及在形成所述吸收层后，使所述金属层氧化而在所述金属层的侧面形成由构成所述金属层的金属的氧化物构成的氧化物层的工序，从所述既定方向来看，当设所述排列方向上的、所述栅宽度中所占的将存在于所述金属层的左侧及右侧的所述氧化物层加在一起的宽度的比例为x时，形成在28≤x＜48％的范围且满足所述透射特性的厚度的所述氧化物层。专利技术效果依据本专利技术所涉及的偏振元件及其制造方法，能够谋求改善透射轴方向的光透射特性。附图说明[图1]是示出本专利技术的一实施方式所涉及的偏振元件的结构的截面图。[图2]是更详细地示出图1所示的氧化物层的结构的图。[图3]是示出图1所示的偏振元件中的、利用模拟来计算的、透射轴透射率特性相对于栅宽度中所占的氧化物层的宽度的比例的图表。[图4]是示出图1所示的偏振元件中的、利用模拟来计算的、对比度特性相对于栅宽度中所占的氧化物层的宽度的比例的图表。[图5]是示出图1所示的偏振元件中的、利用模拟来计算的、能得到与栅宽度对应的、既定透射轴透射率及对比度的栅宽度中所占的氧化物层的宽度的比例的图。具体实施方式以下，一边参照附图，一边对用于实施本专利技术的方式进行说明。此外，本专利技术并不只局限于以下的实施方式，在不脱离本专利技术的宗旨的范围内显然能够进行各种变更。图1是示出本专利技术的一实施方式所涉及的偏振元件1的结构的概略截面图。如图1所示，偏振元件1具备：对使用波段的光透明的透明基板11；以及在透明基板11的一个面上以比使用波段的光的波长小的间距排列的格子状凸部10。格子状凸部10具备形成在透明基板11上的反射层12、形成在反射层12上的电介质层13、和形成在电介质层13上的吸收层14。即，偏振元件1具有格子状凸部10以恒定间隔排列在透明基板11上的一维格子状的线栅构造，该格子状凸部10从透明基板11侧依次层叠反射层12、电介质层13和吸收层14。此外，在以下的说明中，将格子状凸部10的一维格子延伸的方向称为Y轴方向（既定方向）。另外，将沿着透明基板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振元件，是具有线栅构造的偏振元件，其特征在于具备：透明基板；以及格子状凸部，在所述透明基板上以比使用波段的光的波长小的间距排列，并沿既定方向延伸，所述格子状凸部包含形成在所述透明基板上的反射层，所述反射层具有金属层和氧化物层，所述氧化物层从所述既定方向来看，覆盖所述金属层的侧面，并由构成所述金属层的金属的氧化物构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.28 JP 2015-2120231.一种偏振元件，是具有线栅构造的偏振元件，其特征在于具备：透明基板；以及格子状凸部，在所述透明基板上以比使用波段的光的波长小的间距排列，并沿既定方向延伸，所述格子状凸部包含形成在所述透明基板上的反射层，所述反射层具有金属层和氧化物层，所述氧化物层从所述既定方向来看，覆盖所述金属层的侧面，并由构成所述金属层的金属的氧化物构成。2.如权利要求1所述的偏振元件，其特征在于：所述格子状凸部的排列方向的所述格子状凸部的宽度即栅宽度为35～45nm，若设所述格子状凸部的排列方向上的、所述栅宽度中所占的所述氧化物层的宽度的比例为x，则为28≤x＜48％。3.如权利要求1或2所述的偏振元件，其特征在于：所述格子状凸部进一步包含形成在所述反射层上的电介质层、和形成在所述电介质层上的吸收层。4.如权利要求1至3的任一项所述的偏振元件，其特征在于：光入射的所述偏振元件的表面被由电介质构成的保护膜覆盖。5.如权利要求1至4的任一项所述的偏振元件，其特征在于：所述氧化物层越靠近最表面，构成所述金属层的金属的氧化的程度越高。6.一种偏振元件的制造方法，该偏振元件是具有线栅构造的偏振元件，所述制造方法包含：在透明基板上形成以比使用波段的光的波长小的间距排列并沿既定方向延伸的金属层的工序；在所述金属层上形成电介质层的工序；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田吐梦，佐川秀人，
申请(专利权)人：迪睿合株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP