偏振光学元件及其制造方法和使用该元件的反射光学元件技术

本发明专利技术提供一种可以使用在可见光区到红外光区的格栅型偏振光学元件及其连续制造方法及偏振光学元件。将聚丙烯膜通过辊（１２）、第１恒温槽（１３）、辊（１２′）沿轴向进行４倍拉伸，此后在真空气相沉积槽（１４）中将铝金属气相沉积为１０纳米的厚度，进而，在辊（１５）、第２恒温槽（１６）、辊（１５′）中沿轴向进行２倍拉伸同时将聚丙烯膜部分结晶化。此时，铝金属在与拉伸方向成垂直的方向上形成匀质裂缝。此后，将该膜在第３恒温槽（１７）中热处理后，在卷取辊（１８）中卷取。所得的膜状偏振光学元件的红外线波长在１微米～１０微米区域中的偏振率为９９．５％，光透过率为９０％。另外，测定与该膜正交的地方的红外线的反射率为９９．９％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及偏振光学元件及其制造方法和使用该元件的反射光学元件，尤其涉及通过高分子高次结构的控制，将从几纳米到几十纳米范围中、长度为几十纳米到几毫米的各方异性导电性物质形成在其表面或内部的可使用在可见光区到红外区的格栅型偏振光学元件及其连续制造方法，以及使用该偏振光学元件的反射光学元件。
技术介绍
截至目前为止，人们知道3种薄膜状的偏振光学元件的制作方法。第1种方法如下述专利文献1所公开的那样，即将碘元素这样的二色性色素掺杂到延伸的聚乙烯醇(PVA)薄膜中的方法。在该方法中，将吸附着碘元素络合物等的二色性物质的PVA的薄膜通过旋转的滚筒之间，一边加热一边沿着轴向延伸，使PVA分子定向的同时使得碘元素络合物也定向。在该结构的薄膜状的偏振光学元件中，因为振动面正交于薄膜延伸方向的光是可以透过的，但是振动面平行于薄膜延伸方向的光被吸收而消失，所以，如果将两个该薄膜状的偏振光学元件重叠设置，那么因整个振动面的光被吸收而变得黑暗。因为由该第1种方法制造的偏振光学元件价格便宜、消光比好，而且可制造任意大小的薄膜状的偏振光学元件，所以，在目前的液晶显示装置等中广泛地使用，但是，使用范围几乎限于可见光范围。第2种薄膜状的偏振光学元件的制作方法如下述专利文献2所公开的那样，即将两种的高分子或无机微粒子分散到高分子中，沿着轴向延伸处理，例如在延伸方向使得混合的物质的折射率保持一致，而在垂直方向上产生尽量大的折射率差Δn。即使与上述方法相反，即在延伸方向使得折射率差Δn变大而在垂直方向上的折射率差Δn＝0这种设置也是可以的。在任意场合中，理想的状况是将一个方向上的折射率差Δn尽量大而为0.5以上，将另一方向上的折射率差Δn设置为0，但是，探究该条件是极其困难的事情。因此，在由该第二种方法制成的偏振光学元件中，可制成小面积的偏振光学元件，但是，即使局部上延伸倍率较小而变得不同时，该部分的折射率差Δn与其他部分的折射率差Δn就变得不同，所以偏振功能变弱。另外，为获得预定的偏振性能，因具有某程度厚度是必要的，所以，很难获得薄膜化的高性能的偏振光学元件。另外，第3种薄膜状的偏振光学元件的制作方法是这样的，即通过将细金属丝的间隔设为偏振的波长以下而获得偏振性。由该方法制作的偏振光学元件被称为格栅型偏振光学元件。细金属丝的间隔d设为比光的波长λ要足够小的间隔，具体地以d＜λ/2这一间隔等间距地设置的场合中，表示出作为光学偏振元件的作用。该形式的偏振光学元件具有如下功能，即振动面与金属线的长度方向相同的光予以反射，振动面与该金属线的垂直方向相同的光予以透过。因此，该格栅型的偏振光学元件与上述第1种的薄膜状的偏振光学元件的动作原理完全不同，将两个格栅型偏振光学元件以正交的方式重叠设置时，因为可反射整个振动面上的入射光，所以实质上起到镜子的作用。该格栅型的偏振光学元件虽然可提高光的透过率，但是需要将导电性的细金属丝及其间隔设置在偏振的波长以下。因此，目前使用在波长较长的红外线等中，在可见光的偏振上不适合，所以，几乎不使用。作为这样的格栅型偏振光学元件的一个例子，在下述的专利文献3中公开了上述格栅型偏振光学元件的制造方法，即在电介体中或电介体表面上将金属以格子状的方式分布而成结构的格栅型偏振光学元件中，将金属以格子状方式填充在两个电介体之间且一体化后，将上述金属格子整体沿着直线方向上加热延伸或压延而制造得到上述格栅型的偏振光学元件。然而，在下述专利文献3中公开的格栅型的偏振光学元件的制造方法中，因为需要加热到金属伸展所需要的温度，所以以高分子物质作为电介体的场合，在该温度时高分子物质已经变为融液状态或已经分离，这样，不能制作偏振光学元件，另外，大面积化实际上也是困难的。另外，下述的专利文献4中公开了一种格栅型的偏振光学元件，其中通过透明而柔软的基板上形成金属膜，在金属膜的融点以下时延伸基板和金属膜，这样，形成由具有各向异性的形状的金属部分和电介体部分构成的结构。然而，如果利用下述专利文献4中公开的格栅型偏振光学元件的制造方法，因为延伸透明而柔软的基板通过延伸而均匀地延伸，在该基板上的金属薄膜上也施加均匀的延伸力，所以，由金属膜形成的金属线不以波长级的间隔规则地并列。即使用如金这样的延展性良好的金属时，因为该金属与基板一起延伸而覆盖不相变的基板，一方面，使用不具有如铝这样的延展性好的金属时，因为产生不规则的裂纹，同时金属从基板上脱落，所以存在几乎不能得到偏振效果这样的问题。另外，近年来，如专利文献5所公开的那样，提出在玻璃板上利用光致抗蚀膜而制作细沟，通过在该处蒸发金属，制成可见光域的偏振光学元件的方法，但是，在该方法中，制造过程复杂，价格变高，实践中不能实现5cm2以上的大面积化作业。因此，在上述的格栅型的偏振光学元件的制造方法中，只能获得最大几平方厘米的偏振光学元件，不能获得具有该面积以上的大面积的薄膜状的格栅型的偏振光学元件。因此，人们强烈需要开发出这样一种大面积的薄膜状的格栅型的偏振光学元件及其便宜的制造方法，其具有从可见光范围到红外线范围使得偏振效果提高的、在使用波长的1/10的幅宽即从10nm至几微米的幅宽下具有使用波长的10倍以上的长度即从几百纳米至几百微米长度的导电体和电介体交互地配置的结构。特开平05-019247号公报(段落0008)特开2002-022966号公报(专利请求的范围、段落0033～0043)特开平9-090122号公报(专利请求的范围、段落0011～0021、图1)特开2001-074935号公报(专利请求的范围、段落0011～0014、图1、图2)特表2003-529680号公报(专利请求的范围)
技术实现思路
本专利技术者提出了克服上述现有格栅型偏振光学元件制造上的问题的高性能大面积而廉价的制造生成格栅型偏振光学元件的连续制造方法，通过反复各种检验的结果，利用辊技术，控制高分子膜的微观结构，将具有光或者电波的波长以下的范围的导电性细丝以与光或电波的波长相比更充分小的间隔排列生成该元件，直至完成本专利技术。即本专利技术的第1个目的是提供一种使用从可见光区到红外光区波长的光得到高性能大面积而廉价制造生成的格栅型偏振光学元件。另外本专利技术的第2个目的为提供一种采用辊拉伸技术制作前述格栅型偏振光学元件的连续制造方法。进一步，本专利技术的第3个目的是提供一种将上述格栅型偏振光学元件从可见光区及红外光区到毫米波、微波的宽波长带域范围复合化的格栅型型反射光学元件。本专利技术的上述第1个目的由以下构成而达到。即，本专利技术的偏振光学元件的专利技术其特征在于，将导电性薄膜形成在具有下列(1)或(2)的高次结构的膜的一面或两面的整个面中得到复合膜，进一步将复合膜拉伸后热固定，得到由各向异性的导电性部分及高分子电介质部分形成的结构，形成该偏振光学元件，由该各向异性的导电性部分和高分子电介质部分形成的结构的短的方向的长度与将被偏振的入射光的波长相比要短，长的方向的长度与将被偏振的入射光的波长相比长些。(1)将结晶性高分子在其熔点以下玻璃转移点以上的温度拉伸热处理，将得到的结晶部及非晶部交互连接以形成高次结构膜。(2)从下列(a～c)选择的下列A相及B相在拉伸方向交互连接形成具有高次结构的膜。(a)将玻璃转移点不同形成的两种聚合体A及B的A·B型或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振光学元件，其由将导电性薄膜形成在具有下列（１）或（２）的高次结构的膜的一面或两面的整个面中得到的复合膜进一步拉伸后热固定得到，并形成由各向异性的导电性部分及高分子电介质部分形成的结构，由该各向异性的导电性部分和高分子电介质部分形成的结构的短的方向的长度与将被偏振的入射光的波长相比要短，长的方向的长度与将被偏振的入射光的波长相比长些，（１）将结晶性高分子在其熔点以下玻璃转移点以上的温度拉伸热处理，将得到的结晶部及非晶部交互连接以形成具有高次结构的膜，（２ ）从下列（ａ～ｃ）所选择的下列Ａ相及Ｂ相在拉伸方向交互连接形成具有高次结构的膜，（ａ）将形成不同的玻璃转移点的两种聚合体Ａ及Ｂ的Ａ.Ｂ型或Ａ.Ｂ.Ａ型的块状共聚体在每个玻璃转移点的中间的温度场中拉伸而得到膜，（ｂ）将形成不同 的部分相熔系的玻璃转移点的两种聚合体Ａ及Ｂ的聚合物混合体在每个玻璃转移点的中间温度场拉伸得到膜，（ｃ）由结晶性或液晶性共聚体Ａ及非晶性共聚体Ｂ构成的Ａ.Ｂ型或Ａ.Ｂ.Ａ型的块状共聚体在每个熔点和每个玻璃转移点之间的温度场中拉伸而得到 膜。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫田清藏，
申请(专利权)人：宫田清藏，光荣商事有限会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]