栅偏振元件及光取向装置制造方法及图纸

提供一种更高性能且制造较容易、对于紫外线那样的短波长区域的光也能得到较高的偏光性能的栅偏振元件。设在透明基板(1)上的条纹状的格栅(2)由电介体或半导体形成，格栅(2)的各线状部(21)，一侧的间隙宽t和另一侧的间隙宽T周期性地实质上是t<T。在以较窄的间隙t相邻的两个线状部中传播的s偏振光比在以较宽的间隙T相邻的两个线状部中传播的s偏振光相位延迟π/2以上，结果s偏振光相互减弱而衰减。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用栅偏振元件的偏光技术。
技术介绍
得到偏振光的偏振元件已知有从偏光太阳镜那样的身边的制品，到作为偏光滤光片及偏光膜等的光学元件的各种结构，在液晶显示器等的显示设备中也较多使用。偏振元件根据取出偏振光的方式而被分类为几种，其中之一有线栅偏振元件。线栅偏振元件是在透明基板上设置由金属(导电体)构成的微细的条纹状的格栅(grid)的构造。通过使形成格栅的各线状部的间隔比偏振的光的波长窄，从而作为偏振器发挥功能。对于直线偏振光中的在格栅的长度方向(即各线状部的长度方向)上具有电场成分的偏振光而言，与平坦的金属是等效的所以反射，另一方面，对于在与长度方向垂直的方向上具有电场成分的偏振光而言，与仅有透明基板是等价的，所以透射过透明基板而射出。因此，从偏振器只射出与格栅的长度方向垂直的方向的直线偏振光。通过控制偏振元件的姿势、使得格栅的长度方向朝向希望的方向，能够得到偏振光的轴(电场成分的朝向)朝向希望的方向的偏振光。以下，为了说明的方便，将在格栅的长度方向具有电场成分的直线偏振光称作s偏振光，将在与长度方向垂直的方向具有电场成分的直线偏振光称作p偏振光。通常，将电场相对于入射面(与反射面垂直且包括入射光线和反射光线的面)垂直的称作s波、将平行的称作p波，但以格栅的长度方向相对于入射面垂直为前提而这样区别。表示这样的偏振元件的性能的基本的指标是消光比ER和透射率TR。消光比ER是在透射过偏振元件的偏振光的强度中、p偏振光的强度(Ip)相对于s偏振光的强度(Is)的比(Ip/Is)。此外，透射率TR通常是射出p偏振光的能量相对于入射的s偏振光和p偏振光的全部能量的比(TR＝Ip/(Is+Ip))。理想的偏振元件为消光比ER＝∞，透射率TR＝50％。另外，本申请的专利技术的偏振元件由于格栅并不限于金属(线)，所以以下简称作栅偏振元件。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2011-8172号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题决定栅偏振元件的偏光性能的重要的要素，有格栅的纵横比。格栅的纵横比是形成格栅的线状部的高度相对于线状部的宽度的比。栅偏振元件通常随着纵横比变高而消光比也变高。这样，为了得到消光比较高的栅偏振元件而需要高纵横比的格栅，但通常难以制造具有高纵横比的格栅构造的偏振元件。栅偏振元件的制造通过在石英那样的透明基板上形成格栅来进行。格栅是各线状部的间隔不到光的波长的微细的构造物，原本制造就不容易。格栅通常使用光刻的技术形成，但难以以足够的机械强度形成格栅，如果纵横比变高，则该趋势较显著。此外，由于各线状部的间隔不到光的波长，所以偏光的光的波长越短，需要做成越微细的格栅构造，困难性进一步增加。因此，过去认为，使紫外线那样的短波长区域的光偏光的栅偏振元件尽管在理论上是可能的，但很难实现。尽管如此，通过应用飞跃性地进步的半导体制造工艺中的微细加工技术，从而达到也能够充分寻求紫外线那样的短波长区域用的偏振元件的实用化的状况。但是，在想要在消光比等的方面得到更高性能的栅偏振元件的情况下，在仅有格栅的高纵横比为解决手段的现状下，制造上的困难性成为栅偏振元件的高性能化及使用波长的短波长化的瓶颈。此外，通过专利技术人进行的研究可知，在以紫外线那样的短波长区域的光为对象波长的情况下，通过采用铝那样的金属制格栅的以往的栅偏振元件不能充分得到期待的偏光性能。该理由虽然不完全清楚，但推测紫外线对于金属的反射率不充分、因紫外线带来的金属的劣化等为主要原因。本申请的专利技术是鉴于这样的状况而做出的，目的是提供一种更高性能且制造较容易、对于紫外线那样的短波长区域的光也能得到较高的偏光性能的栅偏振元件。用于解决课题的手段为了解决上述问题，本申请的技术方案1所记载的专利技术，是一种由透明基板和设在透明基板上的条纹状的格栅构成的栅偏振元件，具有以下结构：格栅由电介体或半导体形成；当设在构成格栅的各线状部中与一侧的相邻的线状部的距离为t、与另一侧的相邻的线状部的距离为T时，格栅周期性地具有实质上是t<T的部分；当设在格栅的各线状部的长度方向上具有电场成分的偏振光为s偏振光、将在以距离t相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为密部分传播光、将在以距离T相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为疏部分传播光时，t/T的比为密部分传播光的相位比疏部分传播光的相位延迟π/2以上的比。此外，为了解决上述课题，技术方案2所记载的专利技术为，在上述技术方案1的结构中，具有以下的结构：上述格栅其相邻的两个线状部为一组而设在上述透明基板上；在各组的两个线状部中传播的s偏振光是上述密部分传播光，各组的两个线状部的间隔距离为上述距离t；在相邻的组彼此间相面对的两个线状部中传播的s偏振光是上述疏部分传播光，相邻的组彼此的间隔距离为上述距离T；上述距离t是上述密部分传播光的射出端处的间隔距离；上述距离T是上述疏部分传播光的射出端处的间隔距离。此外，为了解决上述课题，技术方案3所记载的专利技术为，在上述技术方案2的结构中，具有以下的结构：上述各组的两个线状部的间隔距离朝向上述密部分传播光的传播方向前侧逐渐变窄。此外，为了解决上述课题，技术方案4所记载的专利技术具有以下的结构：具备光源和技术方案1所记载的栅偏振元件；栅偏振元件配置在配置有光取向用的膜材的照射区域与光源之间。专利技术的效果如以下说明那样，根据本申请的技术方案1或2所记载的专利技术，在使用电介体或半导体制的格栅的衰减型的栅偏振元件中，由于利用密部分传播光相对于疏部分传播光延迟π/2以上相位的性质使s偏振光衰减，所以能够不使纵横比变高而使消光比变得更高。因此，能提供制造较容易的高性能的栅偏振元件。此外，根据技术方案3所记载的专利技术，由于各组的两个线状部的离开距离朝向上述密部分传播光的传播方向前侧逐渐变窄，所以制造变得更容易。此外，根据技术方案4所记载的专利技术，由于使用消光比较高的栅偏振元件，所以能够进行高品质的光取向处理，能够得到高品质的光取向膜。因此，能够较大地贡献于高画质的显示器的制造。附图说明图1是示意地表示有关本申请的专利技术的第一实施方式的栅偏振元件的立体概略图。图2是示意地表示衰减型的栅偏振元件的动作模型的立体概略图。图3是表示确认x方向磁场成分Hx的起伏的模拟实验的结果的图。图4是示意地表示通过x方向磁场成分Hx的起伏(旋转)而新产生电场Ey的状况的正面剖视概略图。图5是表示在衰减型的栅偏振元件中为了研究代替高纵横比的高性能化的手段而专利技术者进行的模拟实验的结果的图。图6是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图7是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图8是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图9是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图10是表示第一实施方式的栅偏振元件的制造方法的概略图。图11是表示实施方式的栅偏振元件的使用例的图，是搭载有栅偏振元件的光取向装置的剖视概略图。图12是第二实施方式的栅偏振元件的正面概略图。图13是表示关于图12所示的实施方式的构造的模拟实验的结果的图。图14是表示第二实施方式的栅偏振元件的优选的制造方法的概略图。具体实施方式接着，对用来实施本申请的专利技术的形态(实施方式)进行说明。图1是示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅偏振元件，由透明基板和设在透明基板上的条纹状的格栅构成，其特征在于，格栅由电介体或半导体形成；当设构成格栅的各线状部中与一侧的相邻的线状部的距离为t、与另一侧的相邻的线状部的距离为T时，格栅周期性地具有实质上是t<T的部分；当设在格栅的各线状部的长度方向上具有电场成分的偏振光为s偏振光、将在以距离t相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为密部分传播光、在以距离T相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为疏部分传播光时，t/T的比为密部分传播光的相位比疏部分传播光的相位延迟π/2以上的比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.11 JP 2014-0482211.一种栅偏振元件，由透明基板和设在透明基板上的条纹状的格栅构成，其特征在于，格栅由电介体或半导体形成；当设构成格栅的各线状部中与一侧的相邻的线状部的距离为t、与另一侧的相邻的线状部的距离为T时，格栅周期性地具有实质上是t<T的部分；当设在格栅的各线状部的长度方向上具有电场成分的偏振光为s偏振光、将在以距离t相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为密部分传播光、在以距离T相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为疏部分传播光时，t/T的比为密部分传播光的相位比疏部分传播光的相位延迟π/2以上的比。2.如权利要求1所述的栅偏振...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹤冈和之，荒木隆平，那肋洋平，
申请(专利权)人：优志旺电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP