CN116669979A - 线栅偏振元件、线栅偏振元件的制造方法、投影显示装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种散热性优异，并且对宽范围的入射角度的斜入射光的透射性及偏振分离特性优异的线栅偏振元件。由无机材料和有机材料构成的混合型的线栅偏振元件(1)具备：由无机材料构成的基板(10)；由有机材料构成并设置在基板(10)上的基部(21)和多个凸条部(22)一体形成的栅格结构体(20)；以及由金属材料构成并覆盖凸条部(22)的一部分的功能膜(30)。凸条部(22)具有随着远离基部(21)而宽度变窄的头细形状。功能膜(30)覆盖并包裹凸条部(22)的顶部，并且不覆盖凸条部(22)的底部侧及基部(21)。功能膜(30)的表面具有圆形，向凸条部(22)的宽度方向鼓出。功能膜(30)的最大宽度(W_MAX)为凸条部(22)的底部宽度(W_B)以上。

Description

线栅偏振元件、线栅偏振元件的制造方法、投影显示装置及 车辆

技术领域

本发明涉及具有良好偏振特性，且不会导致散热性或制造时的成本恶化，并对于来自斜向的入射光及大范围的入射角度的入射光的透射性优异的线栅偏振元件及线栅偏振元件的制造方法，以及偏振特性和耐热性优异的投影显示装置及具备该投影显示装置的车辆。

背景技术

作为投影显示装置之一，近年来，在车辆的挡风玻璃或组合器等半透过板(以下统称为“显示面”)上显示影像的车辆用平视显示器装置被大量开发。车辆用平视显示器装置例如是配设在车辆的仪表板上，将影像光投影到挡风玻璃上，并将驾驶信息显示为虚像的影像显示装置。由于驾驶员能够同时观察透过挡风玻璃的风景和虚像，因此与设置在挡风玻璃的范围外的现有的液晶显示器等显示装置相比，具有驾驶员的视线移动少的优点。

但是，由于上述的平视显示器装置是将显示图像从下方朝向挡风玻璃面(上方)射出的装置，所以太阳光有时会向与显示图像的射出方向相反的方向进入，入射到显示元件。在平视显示器装置中，以小型化的要求或显示图像的放大为目的，大多设置有用于反射、放大显示图像的反射器。在这种情况下，入射到平视显示器装置的太阳光在显示元件附近聚光，有可能因热而引起显示元件的劣化或故障。

因此，以防止太阳光入射到显示元件为目的，开发了在平视显示器装置中设置反射型偏振元件的技术。例如，在专利文献1中公开了一种在反射器和显示元件之间设置反射型偏振元件(线栅偏振板)的平视显示器装置。

这里，作为设置在上述的平视显示器装置中的偏振元件，例如可以举出由双折射性树脂构成的偏振元件、在透明基板上平行地延伸有多个导电体(金属细线)的线栅型偏振元件、由胆甾醇相液晶构成的偏振元件等。其中，大量使用偏振特性优异的线栅型偏振元件。在线栅型偏振元件中，形成由金属等构成的导电体线以特定的间距排列成格子状的线栅。通过将该线栅的排列间距设为比入射光(例如可见光)的波长小的间距(例如二分之一以下)，能够使相对于导电体线平行振动的电场矢量成分的光几乎被反射，使相对于导电体线垂直的电场矢量成分的光几乎透过。其结果，线栅型偏振元件能够作为产生单一偏振的偏振元件使用，能够使不透过的光反射并再利用，因此从光的有效利用的角度出发也是优选的。此外，这里所说的偏振元件包括可作为将入射光分离为S偏振光和P偏振光的偏振分束器使用的偏振元件。

作为这样的线栅型偏振元件，例如在专利文献2中公开了具备具有格子状凸部的树脂基材、以覆盖树脂基材的格子状凸部的方式设置的电介质层、设置在电介质层上的金属线的线栅偏振板。

此外，在专利文献3中公开了一种线栅偏振板，其由树脂等构成，具有在表面上设置有向特定方向延伸的凹凸结构的基材和以偏向凹凸结构的凸部的一侧的侧面的方式设置的导电体。在该线栅偏振板中，在与凹凸结构的延伸方向垂直的方向的剖视图中，可调整相邻的两个凸部的间隔即间距以及凸部的高度。

进而，在专利文献4中公开了使用反射型液晶显示元件和反射型线栅偏振板作为偏振分束器的投影型影像显示装置。在使用该专利文献4记载的反射型液晶显示元件的投影型影像显示装置中，反射型线栅偏振板相对于来自光源的出射光的光轴倾斜45°左右地配置。来自光源的出射光以相对于反射型线栅倾斜45°左右的入射角度进入，由此分离为第一偏振光(反射光)和第二偏振光(透射光)。接着，由反射型线栅偏振板反射的第一偏振光被反射型液晶显示元件调制及反射，成为第二偏振光，该第二偏振光透过反射型线栅偏振板而投影显示。

此外，在专利文献5中公开了将反射型线栅偏振板作为偏振分束器使用的车辆用前照灯。在专利文献5记载的车辆用前照灯中，反射型线栅偏振板也是相对于来自光源的出射光的光轴倾斜45°左右地配置。来自光源的出射光以倾斜45°左右的入射角度进入到反射型线栅，由此分离为第一偏振光(反射光)和第二偏振光(透射光)。

在上述专利文献4记载的投影型影像显示装置及专利文献5记载的车辆用前照灯等反射型线栅偏振板相对于来自光源的出射光倾斜45°左右地配置的情况下，入射光不仅以相对于反射型线栅偏振板为45°的单一入射角度入射，还以45°±15°左右的范围的入射角度入射。

此外，在专利文献6中公开了在基板上突出形成有整体由银或铝构成的多个栅格的线栅偏振分束器。

此外，在专利文献7中公开了具有透光性基板、基底层和金属细线的线栅型偏振器。在该专利文献7的线栅型偏振器中，透光性基板在表面上多个凸条相互平行且以规定的间距形成。基底层由存在于凸条的至少顶部的金属氧化物构成，金属细线由在基底层的表面上且存在于凸条的至少顶部的金属层构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-72507号公报

专利文献2:日本特开2008-83657号公报

专利文献3:日本特开2017-173832号公报

专利文献4:日本特开2004-184889号公报

专利文献5:日本特开2019-50134号公报

专利文献6:日本特表2003-508813号公报

专利文献7:国际公开第2010/005059号

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，一般在车辆中使用的设备所要求的温度环境为-40～105℃，特别是在考虑如搭载在夏季车内的仪表板上的平视显示器等那样在高温环境下使用的情况，需要高耐热性和散热性。在这一方面，专利文献1～3所述的线栅偏振板在耐热性及散热性方面有进一步改善的要求。此外，为了用专利文献5所记载的车辆用前照灯照亮夜路，必须使车辆用前照灯的高亮度化。因此，专利文献5所记载的线栅偏振板要求针对来自光源的热的高耐热性和散热性。

而且，现有的线栅偏振元件，其表面的凹凸形状一般通过光刻技术或蚀刻技术形成，因此也存在制造成本的高涨或不适合大量生产的课题。

并且，在平视显示器装置等投影显示装置中，在将反射型线栅偏振元件用作偏振分束器而分离为第一偏振光(S偏振光)和第二偏振光(P偏振光)的情况下，要求第一偏振光的反射率和第二偏振光的透射率两者都高。这里，第一偏振光(S偏振光)的反射轴反射率(Rs)与第二偏振光(P偏振光)的透射轴透射率(Tp)的积(Tp×Rs)作为偏振分离特性指标时，该Tp×Rs的值越高越好。但是，根据适用偏振分束器的投影显示装置的种类，偏振分束器中的偏振的处理也不同，有时第一偏振光(S偏振光)成为透射光，第二偏振光(P偏振光)成为反射光。

此外，入射光相对于偏振分束器的入射角度不仅在45°这样的单一角度，而扩大到以45°为中心的45°±15°左右的范围，较宽的入射角度的光入射到偏振分束器。因此，偏振分束器还要求不依赖于从倾斜方向入射的入射光(以下称为斜入射光)的入射角度，能够对斜入射光发挥良好的偏振分离特性。

但是，在现有的反射型线栅偏振元件的结构的情况下，存在随着斜入射光的入射角度变大，第二偏振光(P偏振光)的透射轴透射率(Tp)降低，相对于斜入射光的偏振分离特性降低的问题。例如，考虑如专利文献6所记载那样由导电体构成栅格的凸部整体的情况或如专利文献3所记载那样设置不均匀分布于线栅的凸部的一个侧面整体上的导电体(反射膜)的情况。在这些情况下，随着斜入射光入射角度变大，第二偏振光(P偏振光)的透射轴透射率(Tp)降低，上述Tp×Rs降低。因此，光的利用效率劣化，亮度不均等画质降低成为问题。因此，在专利文献3、6等所记载的现有的反射型线栅偏振元件的结构中，对于大且宽范围的入射角度的斜入射光的偏振分离特性有改善的余地。

此外，在专利文献7中记载了金属层(反射膜)对凸条侧面的覆盖率优选为50％以上70％以上，特别优选为100％。进而，在专利文献7中，记载了当覆盖该凸条侧面的金属层的面积变大时，对于从线栅型偏振器的背面侧入射的光能够实现更低的S偏振光反射率，能够高效地反射从表面侧入射的S偏振光，线栅型偏振器发挥高的偏振分离能力。

但是，如专利文献7所记载的，在覆盖线栅的凸条的侧面的金属层的面积较大的情况下，斜入射光的入射角度大时，特别是45～60°时，第二偏振光(P偏振光)的透射轴透射率(Tp)大幅降低，上述Tp×Rs也大幅降低。因此，光的利用效率劣化，亮度不均等画质降低成为问题。因此，即使在专利文献7所记载的线栅型偏振器的结构中，对于大且宽范围的入射角度的斜入射光的偏振分离特性也有改善的余地。

如上所述，对于大且宽范围入射角度的斜入射光，希望具有优异的偏振分离特性，但是在现有的反射型线栅偏振元件中，对于宽范围的入射角度、特别是45°以上的大入射角度的光，不能确保充分的透射性，对斜入射光的透射性和偏振分离特性期待进一步的改善。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种散热性优异、并且对宽范围的入射角度的斜入射光的透射性及偏振分离特性优异的线栅偏振元件、该偏振元件的制造方法以及具备该偏振元件的投影显示装置及车辆。

用于解决课题的技术方案

本发明人为了解决上述课题而反复进行了深入的研究，结果发现了以下见解。首先，用透明的无机材料形成线栅偏振元件的基板，并且用透明的有机材料一体形成设置在该基板上的栅格结构体。由此，能够使线栅偏振元件成为由有机材料和无机材料构成的混合型的结构。其结果，能够大幅改善线栅偏振元件的散热性。

此外，作为上述栅格结构体，使用沿基板的表面设置的基部和从该基部突出的多个凸条部一体形成的栅格结构体。由此，该栅格结构体能够通过纳米压印等技术形成，因此与使用光刻技术或蚀刻技术的情况相比，能够降低栅格结构体的制造成本，也能够大量生产。

进而，在栅格结构体的凸条部上设置反射光的反射膜或吸收光的吸收膜等功能膜时，适当地调整基于该功能膜的凸条部的覆盖范围和覆盖形态。即，以将凸条部的前端及单侧或两侧的侧面的上部侧用功能膜包裹的方式覆盖，另一方面，不用功能膜覆盖凸条部的侧面的下部侧、基部的表面而开放。而且，功能膜带有圆形，且向凸条部的宽度方向鼓出的形状，覆盖并包裹凸条部的前端及侧面的上部侧。进而，调整凸条部和功能膜的形状及大小，使得凸条部和覆盖包裹该凸条部的功能膜合在一起的栅格的最大宽度(W _MAX)为凸条部的底部的宽度(W_B)以上。进而，优选将功能膜覆盖凸条部的侧面的范围限定在该侧面的上部侧的特定范围(例如，凸条部的高度(H)的25％以上80％以下的范围)。

由此，即使在大且宽范围的入射角度的斜入射光入射到线栅偏振元件的情况下，也能够抑制线栅偏振元件中的第二偏振光(P偏振光)的透射率(Tp)依赖于入射角度而降低。因此，线栅偏振元件中第一偏振光(S偏振光)的反射轴反射率(Rs)与第二偏振光(P偏振光)的透射轴透射率(Tp)的积(Tp×Rs)能够维持在高值。因此，在例如将线栅偏振元件用作偏振分束器的情况下，即使对于入射角度大且宽范围的斜入射光，也能够得到充分的透射性和偏振分离特性。

本发明人基于上述见解，想到了以下的发明。

为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，

提供一种线栅偏振元件，其为由无机材料和有机材料构成的混合型的线栅偏振元件，具备：

基板，其由无机材料构成；

栅格结构体，其由有机材料构成并设置在所述基板上的基部和从所述基部突出的多个凸条部一体形成；以及

功能膜，其由金属材料构成，并覆盖所述凸条部的一部分，

所述凸条部具有随着远离所述基部而宽度变窄的头细形状，

所述功能膜覆盖并包裹所述凸条部的前端及至少一个侧面的上部侧，且不覆盖所述凸条部的两侧面的下部侧及所述基部，

覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的表面具有圆形而向所述凸条部的宽度方向鼓出，覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的最大宽度(W_MAX)为从所述凸条部的底部到所述凸条部的高度的20％上部的位置处的所述凸条部的宽度(W _B)以上。

优选地，当所述功能膜的所述凸条部的侧面的覆盖率(Rc)为所述凸条部侧面中被所述功能膜覆盖的部分的高度(Hx)与所述凸条部的高度(H)的比率时，

所述覆盖率(Rc)为25％以上80％以下。

优选地，所述覆盖率(Rc)为30％以上70％以下。

优选地，相对于所述线栅偏振元件的入射角度为45°的入射光的透射轴透射率(Tp)与反射轴反射率(Rs)的积(Tp×Rs)为70％以上。

优选地，所述凸条部的高度(H)为160nm以上。

优选地，覆盖所述凸条部的前端的所述功能膜的厚度(Dt)为5nm以上。

优选地，覆盖所述凸条部的侧面的所述功能膜的厚度(Ds)为10nm以上30nm以下。

优选地，所述基部的厚度(TB)为1nm以上。

优选地，与所述线栅偏振元件的反射轴方向正交的剖面中的所述凸条部的剖面形状是随着远离所述基部而宽度变窄的梯形、三角形、吊钟形或椭圆形。

优选地，还具备以至少覆盖所述功能膜的表面的方式而形成的保护膜。

优选地，所述保护膜包括防水性涂层或防油性涂层。

优选地，所述功能膜还具有电介质膜。

优选地，在θ为30°以上60°以下情况下，

相对于所述线栅偏振元件的入射角度为+θ的入射光的透射轴透射率(Tp(+))与入射角度为-θ的入射光的透射轴透射率(Tp(-))之差在3％以内。

优选地，所述功能膜是反射入射光的反射膜。

优选地，所述线栅偏振元件是将斜入射光分离为第一偏振光和第二偏振光的偏振分束器。

为了解决上述课题，根据本发明的另一个观点，

提供一种线栅偏振元件的制造方法，是由无机材料和有机材料构成的混合型的线栅偏振元件的制造方法，包括：

在由无机材料构成的基板上形成由有机材料构成的栅格结构体材料的工序；

通过对所述栅格结构体材料实施纳米压印，形成设置在所述基板上的基部与从所述基部突出的多个凸条部被一体形成的栅格结构体的工序；以及

使用金属材料形成覆盖所述凸条部的一部分的功能膜的工序，

在形成所述栅格结构体的工序中，形成具有随着远离所述基部而宽度变窄的头细形状的所述凸条部，

在形成所述功能膜的工序中，以如下方式形成所述功能膜，

所述功能膜覆盖并包裹所述凸条部的前端及至少一个侧面的上部侧，且不覆盖所述凸条部的两侧面的下部侧及所述基部，覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的表面具有圆形而向所述凸条部的宽度方向鼓出，覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的最大宽度(W_MAX)为从所述凸条部的底部到所述凸条部的高度的20％上部的位置处的所述凸条部的宽度(W _B)以上。

优选地，在形成所述功能膜的工序中，通过溅射或蒸镀法，从多个方向交替地在所述凸条部上成膜。

为了解决上述课题，根据本发明的另一个观点，

提供一种投影显示装置，具备：

光源；

偏振分束器，其配置为来自所述光源入射光以包含45°的规定范围的入射角度入射，并将所述入射光分离为第一偏振光和第二偏振光；

反射型液晶显示元件，其配置为入射由所述偏振分束器反射的所述第一偏振光或透过了所述偏振分束器的所述第二偏振光，并对入射了的所述第一偏振光或所述第二偏振光进行反射和调制；以及

透镜，其配置为由所述反射型液晶显示元件反射及调制后的所述第一偏振光或所述第二偏振光通过所述偏振光分束器入射，

所述偏振分束器由上述的线栅偏振元件构成。

优选地，所述规定范围的入射角度为30°以上60°以下。

优选地，在所述线栅偏振元件的周围设置有散热部件。

为了解决上述课题，根据本发明的另一个观点，提供一种车辆，具备上述的投影显示装置。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种散热性优异，并且对宽范围的入射角度的斜入射光具有优异的偏振分离特性的线栅偏振元件。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的线栅偏振元件的剖面图。

图2是示意性地表示该实施方式的线栅偏振元件的俯视图。

图3是示意性地表示该实施方式的栅格结构体的凸条部的头细形状的具体例的剖面图。

图4是示意性地表示该实施方式的栅格结构体的凹部的形状的具体例的剖面图。

图5是示意性地表示该实施方式的线栅偏振元件的剖面图。

图6是示意性地表示该实施方式的反射膜的形状的具体例的剖面图。

图7是示意性地表示被该实施方式的保护膜覆盖的偏振元件的剖面图。

图8是示意性地表示被该实施方式的保护膜覆盖的偏振元件的变形例的剖面图。

图9是示意性地表示具备该实施方式的散热部件的偏振元件的立体图。

图10是表示该实施方式的实际的栅格结构体和反射膜的照片。

图11是表示该实施方式的线栅偏振元件的制造方法的工序图。

图12是表示现有的线栅偏振元件的制造方法的工序图。

图13是表示该实施方式的原盘的制造方法的工序图。

图14是表示作为该实施方式的投影显示装置的一例的平视显示器装置的示意图。

图15是表示该实施方式的投影显示装置的第一具体例的示意图

图16是表示该实施方式的投影显示装置的第二具体例的示意图。

图17是表示该实施方式的投影显示装置的第三具体例的示意图。

图18是用于说明现有例1的偏振元件的图。

图19是用于说明现有例2的偏振元件的图。

图20是用于说明现有例3的偏振元件的图。

图21是用于说明实施例1的偏振元件的图。

图22是用于说明实施例1和现有例2的比较结果的图。

图23是用于说明实施例2的偏振元件的图。

图24是用于说明实施例3的偏振元件的图。

图25是用于说明实施例4的偏振元件的图。

图26是用于说明实施例5的偏振元件的图。

图27是用于说明实施例6的偏振元件的图。

图28是用于说明实施例7的偏振元件的图。

图29是用于说明实施例8的偏振元件的图。

图30是用于说明实施例9和现有例4的比较结果的图。

图31是用于说明实施例9和现有例4的比较结果的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。此外，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能结构的结构部件，通过标注相同的附图标记而省略重复说明。此外，为了便于说明，以下各图中公开的各部件的状态也有用与实际不同的比例尺及形状示意性表示的情况。

<1.线栅偏振元件的概要>

首先，参照图1及图2等，对本发明的一个实施方式的线栅偏振元件1的概要进行说明。图1是示意性地表示本实施方式的线栅偏振元件1的剖面图。图2是示意性地表示本实施方式的线栅偏振元件1的俯视图。

本实施方式的线栅偏振元件1是反射型的偏振元件，并且是线栅型的偏振元件。线栅偏振元件1例如可以是板状的线栅偏振板。线栅偏振板是具有板形状的线栅型偏振板。线栅偏振板例如可以是平板状，也可以是弯曲的板状。即，线栅偏振元件1的表面(光入射的面)可以是平面，也可以是曲面。以下，对本实施方式的线栅偏振元件1为平板状的线栅偏振板的示例进行说明，但本发明的线栅偏振元件并不限定于该例，根据其用途及功能等，可以具有任意的形状。

此外，本发明的线栅偏振元件例如可以作为仅使在特定的一个方向上振动的光透过的偏振片使用，或者也可以作为将入射光分离为第一偏振光(S偏振光)和第二偏振光(P偏振光)的偏振分束器使用。以下，主要说明本实施方式的线栅偏振元件1作为偏振分束器使用的示例。

如图1及图2所示，线栅偏振元件1(以下有时也简称为“偏振元件1”)具备透明的基板10、透明的栅格结构体20、不透明的功能膜(例如反射膜30)。

此外，在本说明书中，“透明”是指属于使用频带(例如，可见光频带、红外光频带、或可见光及红外光的频带等)的波长λ的光的透射率高，例如，是指该光的透射率为70％以上。可见光的波段例如为360nm以上830nm以下。红外光(红外线)的波段大于可见光的波段，例如为830nm以上。从作为显示图像而投影的可见光的优选波长范围的角度出发，本实施方式的偏振元件1中的使用频带的波长λ例如，优选为400nm以上800nm以下，更优选为420nm以上680nm以下。由于本实施方式的偏振元件1由对使用频带的光透明的材料形成，所以不会对偏振元件1的偏振特性、光的透射性等产生不良影响。

基板10由玻璃等透明的无机材料构成。基板10是具有规定厚度TS的平板状基板。

栅格结构体20由透明的有机材料，例如耐热性优异的紫外线固化性树脂或热固性树脂等有机树脂材料构成。栅格结构体20具有用于实现偏振元件1的偏振功能的凹凸结构。具体而言，栅格结构体20具有沿着基板10的表面设置的基部21和从基部21以格子状突出的多个凸条部22。栅格结构体20的基部21和多个凸条部22使用相同的有机材料而一体形成。

基部21是具有规定厚度TB的薄膜，在基板10的主面(图1及图2所示的XY平面)上的整体范围层叠。基部21的厚度TB优选在基板10的主面整体范围为实质上相同的厚度，但也可以不是准确地相同的厚度，可以相对于TB的基准厚度以一定程度的误差变动。例如，TB可以相对于基准的厚度6μm以±3μm左右变动。这样，允许通过压印等成形基部21时的成形误差，决定基部21的厚度TB。

多个凸条部22在X方向上以规定的间距P等间隔地排列在基部21上。此外，间距P是在偏振元件1的X方向上排列的多个凸条部22的形成间隔。多个凸条部22以相互平行地沿Y方向延伸的方式配置成格子状。在X方向上相互邻接的两个凸条部22之间形成有规定的间隙。该间隙成为入射光的进入路径。各个凸条部22是以在规定方向(图1及图2所示的Y方向)细长地延伸的方式突出形成的壁状的凸部。多个凸条部22的Z方向的高度(H)及X方向的宽度(W_T、W_B)彼此实质上相同。凸条部22的长度方向(Y方向)是偏振元件1的反射轴的方向，凸条部22的宽度方向(X方向)是偏振元件1的透射轴的方向。

功能膜是用于对偏振元件1的栅格结构体20赋予规定功能的膜。功能膜例如由不透明的金属材料构成，以覆盖栅格结构体20的凸条部22的一部分的方式设置。功能膜例如可以是具有反射入射到偏振元件1的入射光的功能的反射膜30，或者可以是具有吸收该入射光的功能的吸收膜(未图示)，也可以是具有其他功能的膜。在本实施方式中，对功能膜为反射膜30的示例进行说明，但本发明的功能膜并不限定于反射膜30的示例。

反射膜30例如是由铝或银等金属材料(金属或金属氧化物等)构成的薄膜。反射膜30以覆盖凸条部22的至少顶部的方式形成。反射膜30也可以由作为线栅的金属细线发挥功能的金属膜构成。反射膜30具有反射入射到栅格结构体20的入射光的功能。

栅格结构体20的凸条部22和反射膜30构成线栅偏振元件1的栅格。栅格结构体20中多个凸条部22的X方向的间距P(即栅格的排列间距)设定在小于入射光(例如可见光)的波长λ的间距(例如2分之1以下)。由此，偏振元件1能够使在与沿Y方向延伸反射膜30(导电体线)平行的方向(反射轴方向:Y方向)上振动的电场矢量成分的光(S偏振光)几乎被反射，在与反射膜30(导电体线)垂直的方向(透射轴方向:X方向)上振动的电场矢量成分的光(P偏振光)几乎被透射。

如上所述，本实施方式的线栅偏振元件1通过具有微细凹凸结构的栅结构体20和对栅格结构体20的凸条部22选择性地附加的功能膜(例如反射膜30)的组合，实现偏振功能。而且，线栅偏振元件1的基板10由耐热性非常优异的玻璃等无机材料构成，栅格结构体20由具有耐热性的有机树脂材料构成。这样，本实施方式的线栅偏振元件1是组合了有机材料和无机材料的混合型的偏振元件。因此，能够从热阻R[m²·K/W]较小的栅格结构体20向基板10有效地释放热，因此散热性优异。因此，本实施方式的混合型的线栅偏振元件1与仅由有机材料构成的现有的薄膜型的偏振元件(耐热性:100℃左右)相比，耐热性及散热性优异，例如具有到达200℃左右的高温环境下的耐热性。因此，在实现优异的偏振特性的同时，能够维持良好的散热效果。

此外，本实施方式的线栅偏振元件1可以具备覆盖栅格结构体20的表面的保护膜40(参见图7和图8)。保护膜40由无机材料例如SiO₂等介电材料构成。该保护膜40也可以以覆盖栅格结构体20的基部21、凸条部22以及反射膜30的全部表面的方式，层叠在线栅偏振元件1的表面整体上(参照图7)。通过设置这样的保护膜40，能够得到能够进一步降低偏振元件1的热阻R的有利效果，因此能够在实现优异的偏振特性的同时维持更好的散热效果。

此外，如上所述，由基部21和凸条部22一体构成的栅格结构体20能够使用纳米压印等印刷技术制造，因此能够通过简单的制造工艺实现微细凹凸结构。因此，与使用光刻技术、蚀刻技术进行制造的情况相比，能够降低栅格结构体20的制造所需的成本、劳力。因此，本实施方式的混合型偏振元件1与现有的仅由无机材料构成的偏振元件相比，具有能够大幅度地削减制造成本、能够使线栅偏振元件1的产品单价便宜的优点。

另一方面，现有的薄膜类型的有机偏振板多使用有机材料，基板(基膜)、双面胶带(OCA:Optically Clear Adhesive)、栅格结构体的厚度变大，因此认为与本实施方式的混合型的偏振元件1相比散热性、耐热性差。

此外，本实施方式的线栅偏振元件1中，由栅格结构体20的凸条部22和反射膜30构成的栅格具有图1等所示的特殊的树木形状(详细后述)。由此，即使在相对于偏振元件1，以宽范围大入射角度θ(例如30～60°)、从倾斜方向入射光的情况下，也能够抑制透过偏振元件1的第二偏振光(P偏振光)的透射率(即，透射轴透射率Tp)依赖于斜入射光的入射角度θ来而降低。因此，由线栅偏振元件1反射的第一偏振光(S偏振光)的反射率(即，反射轴反射率Rs)与透射轴透射率Tp的积(Tp×Rs)例如可以维持在70％以上的高值。因此，本实施方式的偏振元件1由该Tp×Rs表示的偏振分离特性优异，能够使斜入射光偏振，恰当地分离成S偏振光(反射光)和P偏振光(透射光)。因此，本实施方式的偏振元件1中，即使相对于入射角度θ大且宽范围的斜入射光，也能够得到充分的透射性和偏振分离特性。

如上所述，本实施方式的线栅偏振元件1的耐热性及散热性优异，还能够降低制造成本，且对于宽范围的大入射角度θ的斜入射光的透射性和偏振分离特性也优异。因此，本实施方式的线栅偏振元件1能够适合地适用于各种产品的各种部件。例如，偏振元件1可以适用于设置在智能显示器上的偏振分束器等。此外，偏振元件1可适用于设置在平视显示器(HUD)上的、对来自太阳光的热进行了应对的偏振元件、对来自LED光源的热进行了应对的偏振元件、偏振反射镜等。而且，偏振元件1也可以适用于配光可变前照灯(ADB)等设置在前照灯上的偏振分束器等。此外，偏振元件1也可以适用于在扩展现实(AR)或虚拟现实(VR)用的各种装置中设置的透镜一体型相位差元件、透镜一体型偏振元件等。

<2.线栅偏振元件的组成部分>

接着，参照图1及图2等，对本实施方式的线栅偏振元件1的组成部分进行详细说明。

<2.1.基板>

如图1所示，本实施方式的线栅偏振元件1具备透明的基板10。基板10由透明且具有一定强度的无机材料构成。

作为基板10的材料，从能够得到更优异的散热性和耐热性的角度出发，例如优选为各种玻璃、石英、水晶、蓝宝石等无机材料，更优选热传导率为1.0W/m·K以上的无机材料，进一步优选热传导率为8.0W/m·K以上的无机材料。

此外，基板10的形状没有特别限定，可以根据偏振元件1所要求的性能等适当选择。例如，可以构成为具有板状、曲面。此外，从不影响偏振元件1的偏振特性的角度出发，可以使基板10的表面为平坦面。此外，基板10的厚度TS也没有特别限定，例如可以设置在0.02～10.0mm的范围。

<2.2.栅格结构体>

如图1及图2所示，本实施方式的偏振元件1在基板10上具备具有上述基部21及格子状的凸条部22的栅格结构体20。栅格结构体20通过在凸条部22上设置后述的反射膜30，能够得到所期望的偏振特性。

当光从形成有栅格结构体20的表面侧入射到偏振元件1时，入射光的一部分被反射膜30反射。入射到反射膜30的光中，在与凸条部22的长度方向(即，凸条部22的延伸方向＝反射轴方向:Y方向)垂直的方向(即，凸条部22的宽度方向＝透射轴方向:X方向)上具有电场分量的光以高透射率透过偏振元件1。另一方面，入射到反射膜30的光中，在与凸条部22的长度方向(即，凸条部22的延伸方向＝反射轴方向:Y方向)平行的方向上具有电场分量的光，其大部分被反射膜30反射。因此，在本实施方式中，通过具备被反射膜30部分覆盖的栅格结构体20，能够产生单一偏振光。此外，对于从基板10的背面侧入射的光，也能够得到同样的偏振效果。

如图1所示，栅格结构体20具有基部21。基部21是沿基板10的表面设置的薄膜，是用于支撑凸条部22的部分。在通过纳米压印等形成了栅格结构体20的凹凸结构(凸条部22)的情况下，必然形成基部21。基部21和凸条部22由同一材料一体形成。此外，通过栅格结构体20具有基部21，与凸条部22直接形成在基板10上的情况相比，能够提高凸条部22的强度。因此，能够提高栅格结构体20的耐久性。而且，由于基部21在整个面上与基板10密接，因此能够提高栅格结构体20的耐剥离性。

此外，基部21的厚度TB没有特别限定，但从能够更可靠地支撑凸条部22的角度、容易进行压印成形的角度出发，优选为1nm以上，更优选为10nm以上。此外，从确保良好散热性的角度出发，基部21的厚度TB优选为50μm以下，更优选为30μm以下。

此外，如图1及图2所示，栅格结构体20具有从基部21突出的多个凸条部22。凸条部22将本实施方式的偏振元件1的反射轴方向(Y方向)作为长度方向延伸。多个凸条部22在X方向上以规定的间距排列，并且相互隔开规定的间隔排列，由此形成格子状的凹凸结构。

这里，如图1所示，在与偏振元件1的反射轴方向(Y方向)正交的纵剖面(XZ剖面)中，凸条部22的透射轴方向(X方向)的间距P需要比使用频带的光的波长短。其理由是为了得到上述的偏振作用。更具体地，从兼顾凸条部22的制造容易性和偏振特性的角度出发，凸条部22的间距P优选为50～300nm，更优选为100～200nm，特别优选为100～150nm。

此外，如图1及图2所示，上述纵剖面(XZ剖面)中的凸条部22的底部的宽度W_B没有特别限定，但从兼顾制造容易性和偏振特性的角度出发，优选为10～150nm左右，更优选为10～100nm左右。此外，凸条部22的顶部的宽度W_T没有特别限定，但从兼顾制造容易性和偏振特性的角度出发，优选为5～60nm左右，更优选为10～30nm左右。

此外，凸条部22的底部的宽度W_B及顶部的宽度W_T可以通过用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜观察来测定。例如，使用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜观察与偏振元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的剖面(XZ剖面)，对于任意的4处凸条部22，测定从凸条部22的底部到凸条部22的高度H的20％上部的高度位置的凸条部22的宽度，可以将它们的算术平均值作为凸条部22的底部的宽度W_B。此外，对于该任意的4处凸条部22，测定从凸条部22的前端22a到凸条部22的高度H的20％下部的高度位置处的凸条部22的宽度，可以将它们的算术平均值作为凸条部22的顶部的宽度W_T。

此外，如图1所示，上述纵剖面(XZ剖面)中的凸条部22的高度H没有特别限定，但从兼顾制造容易性和偏振特性的角度出发，优选为50～350nm左右，更优选为100～300nm左右。此外，凸条部22的高度H可以通过用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜观察来测定。例如，使用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜观察与偏振元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的剖面，对于任意4处的凸条部22，测定凸条部22的宽度方向的中心位置处的凸条部22的高度，可以将它们的算术平均值作为凸条部22的高度H。

为了得到对斜入射光良好的偏振分离特性，栅格结构体20的凸条部22的形状优选为头细形状。在此，头细形状是指，随着离开基部21，凸条部22的宽度W(XZ剖面中的X方向的宽度)逐渐变窄的形状，换言之，是随着从凸条部22的底部朝向顶部，凸条部22的宽度W逐渐变窄的形状。因此，在凸条部22具有头细形状的情况下，凸条部22的顶部的宽度W_T比凸条部22的底部的宽度W_B小(W_T<W_B)。

图3表示本实施方式的凸条部22的头细形状的具体例。如图3所示，上述纵剖面(XZ剖面)中的凸条部22的剖面形状只要是上述的头细形状，可以是随着远离基部21宽度W变窄的梯形、三角形、吊钟型、椭圆形或带有圆角的楔形等多种形状。例如，图3所示的凸条部22A的剖面形状为梯形(锥形)，凸条部22B的剖面形状为三角形，凸条部22C的剖面形状为吊钟型，凸条部22D的剖面形状为顶部和底部带有圆角的楔形。这样，通过凸条部22具有头细形状，容易形成覆盖凸条部22的前端22a及侧面22b的一部分的反射膜30，能够对偏振元件1赋予偏振特性，并且该头细形状也能够通过纳米压印形成，因此在制造容易性方面也是有利的。

此外，由于凸条部22具有锥形等头细形状，因此栅格结构体20的折射率逐渐变化。因此，与蛾眼结构相同，能够得到由栅格结构体20的物理折射率的变化引起的入射光的防反射效果。因此，还可以期待能够降低栅格结构体20的凸条部22的表面的反射率，能够提高栅格结构体20的透射性的效果。

此外，图4表示在相互邻接的凸条部22、22之间形成的凹部24的形状的具体例。凹部24是沿凸条部22的长度方向(Y方向)延伸的槽。如图4所示，上述纵剖面(XZ剖面)中的凹部24的剖面形状只要是宽度随着朝向凹部24的底部而变窄的形状，可以是多种形状。例如，图4所示的凹部24A的剖面形状为梯形(锥形)，凹部24B的剖面形状为三角形(V字型)，凹部24C的剖面形状为底部平坦的大致矩形，凹部24D的剖面形状为底部带有圆角的U字型。作为这些凹部24的形状，考虑到纳米压印形成时的脱模性等生产性，可以适当选择最佳的形状。

此外，构成栅格结构体20的材料只要是透明的有机材料即可，没有特别限定，可以使用公知的有机材料。例如，从能够确保透明性、制造容易性优异的角度出发，优选使用各种热固性树脂、各种紫外线固化性树脂等作为栅格结构体20的材料。

而且，从制造容易性的方面、制造成本的方面出发，构成栅格结构体20的材料优选使用与基板10不同的材料。此外，在栅格结构体20与基板10的材料不同的情况下，两者的折射率不同。因此，在对偏振元件1整体的折射率有影响的情况下，也可以适当地在栅格结构体20和基板10之间设置折射率调整层。

例如，作为构成栅格结构体20的材料，可以使用环氧聚合性化合物、丙烯酸聚合性化合物等固化性树脂。环氧可聚合化合物是分子中具有一个或两个以上的环氧基的单体、低聚物或预聚物。作为环氧聚合性化合物，可以举出各种双酚型环氧树脂(双酚A型、F型等)、酚醛清漆型环氧树脂、橡胶、聚氨酯等各种改性环氧树脂、萘型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂苯乙烯型环氧树脂、间苯二酚甲烷型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、三苯基甲烷型环氧树脂、它们的预聚物等。

丙烯酸聚合性化合物是分子中具有一个或两个以上的丙烯酰基的单体、低聚物或预聚物。在此，单体进一步被分类为分子内具有1个丙烯酰基的单官能单体、分子内具有两个丙烯酰基的双官能单体、分子内具有3个以上丙烯酰基的多官能单体。

作为“单官能单体”，例如可以举出羧酸类(丙烯酸等)、羟基类(丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯)、烷基或脂环类单体(丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯)，其他功能性单体(丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸甲氧基乙二醇、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸乙基卡必醇、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯)、N，N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰基吗啉、N-异丙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、2-(全氟辛基)丙烯酸乙酯、3-全氟己基-2-羟基丙基丙烯酸酯、3-全氟辛基-2-羟基丙基丙烯酸酯、2-(全氟癸基)乙基丙烯酸酯、2-(全氟-3-甲基丁基)乙基丙烯酸酯)、丙烯酸-2,4,6-三溴苯酯，甲基丙烯酸-2,4,6-三溴苯酯，丙烯酸-2-(2,4,6-三溴苯氧基)乙酯)，丙烯酸-2-乙基己酯等。

作为“双官能单体”，例如可以举出三(丙二醇)二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷-二烯丙基醚、聚氨酯二丙烯酸酯等。

作为“多官能单体”，例如可以举出三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和六丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等。

作为上述列举的丙烯酸聚合性化合物以外的示例，可以举出丙烯酸吗啉、丙烯酸甘油酯、聚醚系丙烯酸酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基己内酰胺、乙氧基二甘醇丙烯酸酯、甲氧基三甘醇丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、EO改性双酚A二丙烯酸酯、脂肪族氨基甲酸酯低聚物、聚酯低聚物等。

此外，作为上述固化性树脂的固化引发剂，例如可以举出热固化引发剂、光固化引发剂等。固化引发剂也可以通过热、光以外的某种能量线(例如电子射线)等进行固化。固化引发剂为热固性引发剂时，固化性树脂为热固性树脂，固化引发剂为光固化引发剂时，固化性树脂为光固化性树脂。

其中，作为固化引发剂，优选使用紫外线固化引发剂。紫外线固化引发剂是光固化引发剂的一种。作为紫外线固化引发剂，例如可以举出2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基-环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮等。因此，固化性树脂优选为紫外线固化性树脂。此外，从透明性的角度出发，固化性树脂更优选为紫外线固化性丙烯酸树脂。

此外，形成栅格结构体20的方法只要是能够形成上述的基部21及凸条部22的方法即可，没有特别限定。例如，可以使用基于光刻或压印等的凹凸形成方法。其中，从能够短时间且容易地形成凹凸图案，进而能够可靠地形成基部21的角度出发，优选通过压印形成栅格结构体20的基部21及凸条部22。

在通过纳米压印形成栅格结构体20的基部21及凸条部22的情况下，例如，在基板10上涂布用于形成栅格结构体20的材料(栅格结构体材料)后，将形成有凹凸的原盘按压在栅格结构体材料上，在该状态下进行紫外线的照射、热的附加，能够使栅格结构体材料固化。由此，能够形成具有基部21及凸条部22的栅格构造体20。

<2.3.反射膜(功能膜)>

如图1及图2所示，本实施方式的偏振元件1具备形成在栅格结构体20的凸条部22上的反射膜30。

如图1所示，反射膜30形成为覆盖并包裹栅格结构体20的凸条部22的前端22a及侧面22b的一部分。而且，如图1所示，反射膜30形成为沿栅格结构体20的凸条部22的长度方向(Y方向)延伸。由此，反射膜30能够在入射到偏振元件1的光中的与凸条部22的长度方向平行的方向(反射轴方向:Y方向)上反射具有电场分量的光。

构成反射膜30的材料只要是对使用频带的光具有反射性的材料即可，没有特别限定。例如可以举出Al、Ag、Cu、Mo、Cr、Ti、Ni、W、Fe、Si、Ge、Te等金属元素单体、含有这些元素1种以上的合金等金属材料。

此外，反射膜30可以是由上述金属构成的单层膜，也可以是由多个金属膜构成的多层膜。此外，如果反射膜30具有反射功能，则根据需要，也可以含有电介质膜等其他层。电介质膜是由电介质构成的薄膜。电介质膜的材料可以使用SiO₂、Al₂O₃、MgF₂、TiO₂等一般的材料。此外，电介质膜的折射率优选设为大于1.0且为2.5以下。此外，反射膜30的光学特性也受到周围的折射率的影响，因此也可以通过电介质膜的材料来控制偏振特性。

<2.4.凸条部和反射膜的特殊形状>

在此，对本实施方式的偏振元件1中的栅格结构体20的凸条部22和反射膜30的特殊形状进行详细说明。

在本实施方式的偏振元件1中，如图1及图5所示，反射膜30形成为覆盖并包裹栅格结构体20的凸条部22的前端22a及至少一个侧面22b的上部侧，且不覆盖凸条部22的两侧面22b的下部侧及基部21。此外，在图1及图5的示例中，反射膜30覆盖凸条部22的两个侧面22b的上部侧，但也可以仅覆盖凸条部22的一个侧面22b的上部侧。

这里，“反射膜30覆盖并包裹栅格结构体20的凸条部22的前端22a及至少一个侧面22b的上部侧的状态”，是指例如如图1及图5所示，是“凸条部22的前端22a”及“连接凸条部22的前端22a和基部21的侧面22b的上部侧”这两者被反射膜30连续覆盖，并且“该侧面22b的下部侧”和“基部21”不被反射膜30覆盖而露出的状态。在该状态下，反射膜30不覆盖凸条部22的侧面22b的全部(从凸条部22的前端22a到基部21的所有侧面22b)。

进而，覆盖并包裹凸条部22的前端22a及至少一个侧面22b的上部侧(以下，有时也称为“凸条部22的顶部”)的反射膜30的表面，具有圆角且弯曲的形状(例如，竖长的大致椭圆形)，向凸条部22的宽度方向(X方向)鼓出。这样，反射膜30的表面成为圆且平滑地弯曲的曲面形状，不具有棱角的角部、台阶部。这样，覆盖并包裹凸条部22的顶部的反射膜30的最大宽度W _MAX为凸条部22的底部的宽度W_B以上。此外，W _MAX优选大于W _B。

在此，覆盖并包裹凸条部22的反射膜30的最大宽度W _MAX是在凸条部22的宽度方向(X方向)上的反射膜30两侧的最外表面的水平宽度中最大的水平宽度。如图1及图5等所示，覆盖并包裹凸条部22的反射膜30的两侧的最外表面的水平宽度(X方向的宽度)根据该反射膜30的高度位置(Z方向的高度)而不同，但这些水平宽度中的最大值为最大宽度W _MAX。换言之，最大宽度W _MAX是反射膜30两侧的厚度Ds×2和凸条部22的水平宽度W的合计宽度的最大值。例如，光从正面方向(Z方向)入射到栅格结构体20时(入射角度θ＝0°的情况下)，W _MAX相当于反射膜30的有效栅格宽度。

如图1及图3所示，凸条部22的底部的宽度W_B是从凸条部22的最下部(基部21的上表面)开始到凸条部22的高度H的20％上部的高度位置(Z方向的高度)处的凸条部22的水平宽度(X方向的宽度)。即，凸条部22底部的宽度W_B是从基部21的上表面开始向上方0.2×H的高度位置处的凸条部22的水平宽度。

此外，如图1及图3所示，凸条部22的顶部的宽度W_T是从凸条部22的前端22a开始到凸条部22的高度H的20％下部的高度位置(Z方向的高度)处的凸条部22的水平宽度(X方向的宽度)。即，凸条部22顶部的宽度W_T是从基部21的上表面开始向上方为0.8×H高度的位置(即，从凸条部22的前端22a开始向下方0.2×H的高度的位置)处的凸条部22的水平宽度。

此外，在以下的说明中，有时也将组合了凸条部22和反射膜30的凸结构体称为“栅格”，将组合了凸条部22和反射膜30的凸结构体(即栅格)的高度称为“栅格高度”。此外，有时也将覆盖并包裹凸条部22的反射膜30的最大宽度W _MAX称为“栅格最大宽度W _MAX”，将凸条部22的底部的宽度W_B称为“栅格底部宽度W _B”。此外，有时也将凸条部22的顶部的宽度W_T称为“凸条部顶部宽度W_T”，将凸条部22的高度方向的中央位置的宽度称为“凸条部中央宽度”。

这样，在本实施方式中，作为凸条部22的底部的宽度W _B，使用从凸条部22的最下部(底部)开始20％上部的高度位置处的凸条部22的水平宽度，作为凸条部22的顶部的宽度W_T，使用从凸条部22的前端22a开始20％下部的高度位置处的凸条部22的水平宽度。其理由是，由于基部21的上表面的凸条部22的最下部的宽度、凸条部22的前端22a的宽度因栅格结构体20的制造条件等而导致较大地偏差，所以难以对这些宽度进行致密地测定。

如上所述，在本实施方式的栅格结构体20中，形成有头细形状的凸条部22和仅覆盖并包裹该凸条部22的前端22a及侧面22b的上部侧的反射膜30。而且，凸条部22的侧面22b的下部侧未被反射膜30覆盖而开放。

其结果，被弯曲的反射膜30覆盖并包裹的凸条部22的剖面形状(即，栅格的剖面形状)具有如下特殊的剖面形状。即，如图1及图5等所示，存在反射膜30的凸条部22的上部侧的部分的水平宽度(例如，栅格最大宽度W_MAX)大，从未被反射膜30覆盖而露出的凸条部22的中央部到底部侧的部分的水平宽度(例如，露出的凸条部22的底部的宽度W_B)小。而且，由凸条部22和反射膜30构成的凸结构体整体(即，“栅格”)的剖面形状在弯曲的反射膜30的下端部的正下方的位置向内侧缩颈，具有X方向的宽度变窄的缩颈部。这种栅格的特殊的剖面形状可以比作树木的形状。具体地，圆形且大幅度扩展的树木的叶子的部分相当于覆盖并包裹凸条部22的顶部的反射膜30的部分，该树木的树干的部分相当于未被反射膜30覆盖的凸条部22的下部侧部分，该树木生长的大地的部分相当于基部21。因此，在以下的说明中，将如上所述的由栅格结构体20的凸条部22和反射膜30构成的栅格的特殊的剖面形状称为“特殊的树木形状”。

本实施方式的偏振元件1的栅格结构体20的栅格具有如上所述的特殊的树木形状。由此，例如如后述的图31所示，在入射光从倾斜方向入射到偏振元件1的情况下，有效的栅格宽度W_A变小，间隙宽度W_G变大。这里，有效的栅格宽度W_A是与斜入射光垂直的方向的反射膜30的宽度。间隙宽度W_G是相邻的两个栅格的反射膜30、30之间的间隙，且是相对于斜入射光垂直的方向的间隙的宽度。有效的栅格宽度W_A越大，斜入射光越容易被反射膜30反射，越难以到达透明的凸条部22、基部21。因此，在偏振元件1中，斜入射光的透射率降低。另一方面，间隙宽度W_G越大，斜入射光越容易穿过相邻的两个反射膜30、30之间，越容易到达透明的凸条部22、基部21。因此，能够使对斜入射光的透射率上升。

因此，本实施方式的偏振元件1的栅格具有上述特殊的树木形状，因此相对于斜入射光的间隙宽度W_G变大，斜入射光穿过圆反射膜30、30的间隙，到达透明的栅格结构体20，容易透过。因此，由于斜入射光的透射轴透射率Tp高，所以对斜入射光的透射性和偏振分离特性(Tp×Rs特性)非常优异。进而，能够均衡地实现基于反射膜30的斜入射光的反射功能和基于栅格结构体20的斜入射光的透射功能，能够进一步提高对斜入射光的偏振分离特性。

<2.5.反射膜的形成方法和具体例>

在此，参照图5，对形成反射膜30的方法进行说明。

作为以反射膜30覆盖栅格结构体20凸条部22的前端22a及两侧面22b的一部分的方式形成反射膜30的方法，如图5所示，优选从相对于栅格结构体20的凸条部22倾斜方向(成膜入射角度)交替进行溅射或蒸镀，由此形成反射膜30。由此，能够以覆盖并包裹凸条部22的前端22a及两侧面22b的上部侧的方式形成反射膜30。此外，用于通过溅射或蒸镀形成反射膜30成膜入射角度/>没有特别限定，例如可以设置为相对于基板10的表面为5～70°左右。

这样，在本实施方式中，在形成了由透明材料构成的栅格结构体20之后，通过溅射或蒸镀法形成由金属材料构成的反射膜30。由此，能够容易地变更反射膜30的成膜条件、材料、膜厚。此外，在反射膜30由多层膜构成的情况下，也能够容易地对应。因此，通过组合金属、半导体、电介质，能够进行利用干涉效果的膜设计，在如现有技术那样形成基于蚀刻的反射膜30时，不需要考虑能够蚀刻的材料构成等。由此，也容易调整与栅格结构体20平行的偏振波的反射率，或调整与栅格正交的方向的偏振的透射率(透过量)。此外，在形成栅格结构体20之后，通过成膜反射膜30，不需要真空干燥蚀刻装置等设备，也不需要具备与复杂的工艺、蚀刻材料配套的气体、除害装置等安全装置等。因此，能够削减设备投资、维护等的运行成本，也能够得到成本优势。

此外，覆盖图5所示的凸条部22的前端22a的反射膜30的厚度Dt、覆盖凸条部22的侧面22b的反射膜30的厚度Ds没有特别限定，可以根据栅格结构体20的凸条部22的形状、反射膜30所要求的性能等适当变更。例如，从获得更优异的反射性能的角度出发，反射膜30的厚度Dt、Ds优选为2～200nm，更优选为5～150nm，进一步优选为10～100nm，特别优选为15～80nm。如图5所示，反射膜30的厚度Ds是覆盖凸条部22的侧面22b的反射膜30中最厚部分的厚度。

此外，反射膜30的形状只要是能够形成上述特殊的树木形状的形状即可，没有特别限定，可以根据用于形成反射膜30的装置的条件、反射膜30所要求的性能适当选择。

图6是示意性地表示反射膜30的形状的具体例的剖面图。如图6所示，反射膜30只要是以包裹凸条部22的顶部(前端22a及侧面22b的上部侧)的方式弯曲的形状即可，可以具有各种形状。

例如，图6所示的反射膜30A以将各种剖面形状的凸条部22A、22B、22C的顶部圆形包裹的方式覆盖，具有在凸条部22的宽度方向上大幅度鼓出的大致椭圆形。此外，反射膜30B具有以包裹大致楔形的凸条部22D的顶部的方式覆盖的弯曲形状。此外，反射膜30C具有以包裹梯形的凸条部22A的顶部的方式覆盖的弯曲形状。由这些反射膜30B、30C的凸条部22的一个侧面22b的覆盖率Rc与另一个侧面22b的覆盖率Rc大致相同。

此外，反射膜30D以包裹大致楔形的凸条部22D的顶部的方式覆盖，但偏向于凸条部22的一个侧面22b(图6所示的左侧侧面22b)侧。具体而言，反射膜30D覆盖凸条部22左侧的侧面22b的大范围，其覆盖率Rc为80％左右。另一方面，反射膜30D仅覆盖右侧的侧面22b中的上部侧的狭窄范围，其覆盖率Rc为25％左右。这样，在凸条部22的一个侧面22b和另一个侧面22b之间，反射膜30D的覆盖率Rc也可以不同。

<2.6.反射膜覆盖的凸条部的覆盖率Rc的优选范围>

接下来，对本实施方式的反射膜30所覆盖的凸条部22的侧面22b的覆盖率Rc的优选范围进行说明。

覆盖率Rc优选为25％以上80％以下。这里，覆盖率Rc是凸条部22的侧面22b中被反射膜30覆盖的部分的高度(Hx)与图1及图5所示的凸条部22的高度(H)的比率。覆盖率Rc由下式(1)表示。

Rc[％]＝(Hx/H)×100 ··· (1)

H:凸条部22的Z方向的高度

Hx:凸条部22的侧面22b中被反射膜30覆盖的部分的Z方向的高度

此外，开放率Rr是凸条部22的侧面22b中未被反射膜30覆盖的部分的高度(H-Hx)相对于图1及图5所示的凸条部22的高度(H)的比例。开放率Rr由下式(2)表示。

Rr[％]＝((H-Hx) /H)×100 ··· (2)

根据以上定义，Rr＝100-Rc。因此，在反射膜30的凸条部22的侧面22b的覆盖率Rc为25％以上80％以下的情况下，反射膜30的凸条部22的侧面22b的开放率Rr为20％以上75％以下。

如上所述，在本实施方式的偏振元件1中，优选反射膜30的凸条部22的侧面22b的覆盖率Rc为25％以上80％以下(即，开放率Rr为20％以上75％以下)。详细地，在本实施方式中，反射膜30形成为覆盖凸条部22的前端22a及两侧面22b的上部侧，不覆盖两侧面22b的下部侧而开放。而且，覆盖率Rc优选为25％以上80％以下，更优选为30％以上70％以下，进一步优选为40％以上50％以下。

根据该结构，本实施方式的偏振元件1针对大入射角度θ(例如45～60°)的斜入射光也能够发挥充分的透射性。例如，当通过偏振元件1将斜入射光分离为S偏振光(反射光)和P偏振光(透射光)时，无论斜入射光入射角度θ，都能够将透过偏振元件1的P偏振光(透过光)的透射率Tp维持在高值。此外，通过使覆盖率Rc为25％以上80％以下，在将透射轴透射率(Tp)相对于透射轴反射率(Ts)之比即对比度(CR＝Tp/Ts)维持在良好的水平的同时，还能够不依赖于入射角度θ，更可靠地发挥上述反射膜30的反射作用。因此，无论斜入射光入射角度θ，都能够确保透过光的高透射性，提高偏振分离特性。

与此相对，作为比较例，在反射膜30形成为仅覆盖栅格结构体20的凸条部22的前端22a的情况下、或形成为覆盖凸条部22的前端22a及单侧的侧面22b的整体的情况下(例如参照图18)，认为依赖于斜入射光的入射角度θ，透射率Tp的偏差变大，对于大入射角度θ的斜入射光不能得到充分的透过型。此外，作为比较例，在反射膜30覆盖栅格结构体20凸条部22的前端22a及两侧面22b的全部的情况下(覆盖率Rc为100％的情况)，当斜入射光的入射角度θ增大时，透射性大幅降低。

因此，从不依赖斜入射光入射角度θ并提高透射光的透射性、偏振分离特性的角度出发，优选如本实施方式的偏振元件1那样，利用反射膜30覆盖凸条部22的前端22a和至少一个侧面22b的一部分(侧面22b的上部侧)。

此外，从作为偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs特性的角度出发，优选在本实施方式的偏振元件1中，反射膜30的凸条部22的侧面22b的覆盖率Rc为25％以上80％以下(例如参照图27)。

当覆盖率Rc小于25％时，透过偏振元件1的P偏振光的透射轴透射率Tp降低，依赖于入射角度θ而使透射率Tp产生偏差，也得不到足够高的Tp×Rs的值。因此，对于大入射角度θ的斜入射光，不能获得透射光的足够的透射性和由Tp×Rs表示的偏振分离特性。另一方面，在覆盖率Rc超过80％的情况下(例如参照图20)，与覆盖栅格结构体20的凸条部22的前端22a及两侧面22b的整体的情况相同，斜入射光的入射角度θ越大(例如45～60°)，透射轴透射率Tp越低，因此依赖于入射角度θ而使透过率Tp的偏差变大。

因此，反射膜30对凸条部22的侧面22b的覆盖率Rc优选为25％以上80％以下(例如参照图27)。由此，相对于偏振元件1，光例如以45°的入射角度θ从倾斜方向入射的情况下，能够使透过偏振元件1的第二偏振光(P偏振光)的透射轴透射率Tp为75％以上。结果，能够使Tp×Rs为70％以上。因此，即使在以大入射角度θ宽范围的斜入射光入射的情况下，也能够提高偏振元件1的透射轴方向的第二偏振光(P偏振光)的透射性，提高偏振元件1的偏振分离特性，通过偏振元件1能够将斜入射光适当地分离为第一偏振光(S偏振光)和第二偏振光(P偏振光)。

从同样的角度出发，覆盖率Rc更优选为30％以上70％以下(即，开放率Rr为30％以上70％以下)。由此，在上述的斜入射条件的情况下，能够得到80％以上的高透射率Tp，得到72％以上的高Tp×Rs。此外，覆盖率Rc更优选为30％以上60％以下(即，开放率Rr为40％以上70％以下)。由此，在上述的斜入射条件的情况下，能够得到83％以上的高透射率Tp，得到75％以上的高Tp×Rs。进而，覆盖率Rc更进一步优选为40％以上50％以下(即，开放率Rr为50％以上60％以下)。由此，在上述的斜入射条件的情况下，能够得到85％以上的非常高的透射率Tp，得到77％以上的非常高的Tp×Rs。

此外，关于反射轴反射率Rs，覆盖率Rc优选为20％以上。由此，在上述的斜入射条件的情况下，能够得到85％以上的高反射率Rs。

此外，关于透射光的对比度CR(CR＝Tp/Ts)，只要覆盖率Rc为20％以上，即可得到足够的对比度CR。覆盖率Rc越高，得到越高的对比度CR。

<2.7.Tp×Rs的优选范围>

接着，对作为表示本实施方式的线栅偏振元件1的偏振分离特性的指标“Tp×Rs”的优选范围进行说明。

Tp×Rs[％]用百分率表示透射轴透射率(Tp)与反射轴反射率(Rs)的积。该Tp×Rs是表示线栅偏振元件1的偏振分离特性的指标。

Tp×Rs[％]＝(Tp[％]/100)×(Rs[％]/100)×100

此外，如上所述，透射轴透射率(Tp)是具有平行于偏振元件1的透射轴(X方向)的电场分量的第二偏振光(P偏振光)的透射率。反射轴反射率(Rs)是具有与偏振元件1的反射轴(Y方向)平行的电场成分的第一偏振光(S偏振光)的反射率。

在使用本实施方式的线栅偏振元件1作为偏振分束器，将入射光分离为S偏振光和P偏振光的情况下(参照图15～图17)，偏振元件1相对于来自光源的入射光倾斜规定的角度(例如45°)配置。例如，来自光源入射光以相对于偏振元件1倾斜45°左右的入射角度θ入射时，该入射光被偏振元件1分离成第一偏振光(S偏振光:反射光)和第二偏振光(P偏振光:透射光)。S偏振光是入射光中具有与栅格结构体20的凸条部22的长度方向(图2所示的反射轴方向:Y方向)平行的方向的电场成分的光。另一方面，P偏振光是入射光中具有与栅格结构体20的凸条部22的宽度方向(图2所示的透射轴方向:X方向)平行的方向的电场成分的光。

反射轴方向的S偏振光主要是由偏振元件1的反射膜30反射的反射光。此时的S偏振光的反射率[％]是反射轴反射率(Rs)。反射轴反射率(Rs)表示入射到偏振元件1的S偏振光中由偏振元件1反射的S偏振光的比例。此外，反射轴透射率(Rp)表示入射到偏振元件1的S偏振光中透过偏振元件1的S偏振光的比例。

另一方面，透射轴方向的P偏振光主要是透过偏振元件1的透明的栅格结构体20及基板10的透射光。此时的P偏振光的透射率[％]是透射轴透射率(Tp)。透射轴透射率(Tp)表示入射到偏振元件1的P偏振光中透过偏振元件1的P偏振光的比例。此外，透射轴反射率(Ts)表示入射到偏振元件1的P偏振光中由偏振元件1反射的P偏振光的比例。

因此，意味着透射轴透射率Tp高的一方能够有效地透射透射轴方向的P偏振光。此外，意味着反射轴反射率Rs高的一方能够有效地反射反射轴方向的S偏振光。因此，Tp与Rs之积即Tp×Rs值越高，P偏振光(透射光)的透射性和S偏振光(反射光)的反射性这两者都越高，作为偏振分束器的偏振分离特性越优异。

这里，对本实施方式的Tp×Rs的值的优选范围进行说明。考虑相对于本实施方式的偏振元件1，以规定的入射角度θ(例如45°)从倾斜方向入射规定范围的波长(例如430～680nm)的光，分离为P偏振光(透射光)和S偏振光(反射光)的情况。在这样斜入射条件的情况下，从偏振元件1的良好的偏振分离特性的角度出发，Tp×Rs优选为70％以上。

当Tp×Rs小于70％时，在适用偏振元件的显示设备中，光的利用效率差，显示图像的亮度不足，可视性差。与此相对，如果Tp×Rs为70％以上，则能够在适用偏振元件1的显示设备中提高光的利用效率，确保显示图像的充分的亮度，能够提高可视性。

此外，Tp×Rs更优选为72％以上，进一步优选为75％以上，特别优选为80％以上。由此，能够进一步提高上述那样的光的利用效率、显示图像的亮度和可视性。

<2.8.凸条部的高度H的优选范围>

相对于本实施方式偏振元件1，入射光以比较大的入射角度θ(例如45°)入射时，栅格结构体20的凸条部22的高度H(参照图1、图3等)优选为160nm以上，更优选为180nm以上，特别优选为220nm以上(参照图24)。由此，能够得到高透射轴透射率Tp、优异的Tp×Rs特性和透射光的高对比度CR。

具体而言，关于透射率，如果凸条部22的高度H为160nm以上，则斜入射光的透射轴透射率Tp为80％以上，可得到高透射率。而且，如果H为180nm以上，则可得到85％以上的Tp，因此更优选。此外，如果H为220nm以上，则可得到87％以上的Tp，因此特别优选。

此外，关于作为偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs特性，如果凸条部22高度H为160nm以上，则可以得到70％以上的优异的Tp×Rs。而且，如果H为180nm以上，则可以得到75％以上的Tp×Rs，因此更优选。此外，如果H为220nm以上，则可以得到77％以上的Tp×Rs，因此特别优选。

此外，关于透射光的对比度CR(CR＝Tp/Ts)，凸条部22的高度H只要为100nm以上即可，但如果H为160nm以上，则可以得到150以上的优异的对比度CR。此外，如果H为180nm以上，则可以得到250以上的优异的CR，因此更优选。此外，如果H为220nm以上，则可以得到500以上的优异的CR，因此特别优选。

如上所述，了解到为了使偏振元件1的各种特性(Tp、Tp×Rs、CR)，特别是为了使Tp良好，凸条部22的高度H优选更大。其理由认为如下。即，通过溅射或蒸镀等在凸条部22上成膜反射膜30时成膜入射角度(参照图5)相同的情况下，凸条部22的高度H越低，反射膜30的覆盖率Rc越大。当覆盖率Rc变大时，被反射膜30覆盖的凸条部22的范围变宽，因此P偏振光难以透过栅格结构体20，透射率Tp降低。因此，可以说在成膜入射角度/>相同的条件下，优选通过进一步增大凸条部22的高度H，减小覆盖率Rc，使透射率Tp上升。

<2.9.功能膜(反射膜)的前端厚度Dt的优选范围>

在相对于本实施方式的偏振元件1，入射光以比较大的入射角度θ(例如45°)入射时，覆盖栅格结构体20的凸条部22的前端22a的反射膜30的厚度Dt(反射膜30的前端厚度Dt:参照图5。)优选为5nm以上，更优选为15nm以上(例如参照图25)。

如果反射膜30的前端厚度Dt为5nm以上，则斜入射光的反射轴反射率Rs和透射轴透射率Tp两者都为85％以上，可以得到高透射率。此外，在考虑到Tp特性和作为偏振分束器需求的Tp×Rs特性的情况下，Dt更优选为15nm以上。

<2.10.功能膜(反射膜)的侧面厚度Ds的优选范围>

此外，覆盖栅格结构体20的凸条部22的侧面22b的反射膜30的厚度Ds(反射膜30的测名厚度Ds:参照图5)优选为10nm以上30nm以下，更优选为12.5nm以上25nm以下，特别优选为15nm以上25nm以下(例如参照图26)。由此，可得到高透射轴透射率Tp、优异的Tp×Rs特性和透射光的高对比度CR。

具体而言，关于透射率，如果反射膜30的侧面厚度Ds为10nm以上30nm以下，则斜入射光的透射轴透射率Tp为80％以上，可以得到高透射率。进而，如果Ds为12.5nm以上25nm以下，则可得到85％以上的Tp，因此更优选。

此外，关于反射率，如果反射膜30的侧面厚度Ds为10nm以上，则斜入射光的反射轴反射率Rs为80％以上，可得到高反射率。进而，如果Ds为12.5nm以上，则可得到85％以上的Rs，因此更优选。

此外，关于作为偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs特性，如果反射膜30侧面厚度Ds为12.5nm以上30nm以下，则可以得到70％以上的优异的Tp×Rs。进而，如果Ds为15nm以上25nm以下，则可以得到76％以上Tp×Rs，因此更优选。

此外，关于透射光的对比度CR(CR＝Tp/Ts)，反射膜30的侧面厚度Ds只要为10nm以上即可，如果Ds为12.5nm以上，则可以得到50以上的优异的对比度CR。进而，如果Ds为15nm以上，则可得到100以上的CR，因此更优选。

<2.11.反射膜的偏向>

此外，在本实施方式的偏振元件1中，也可以使覆盖凸条部22的反射膜30偏向凸条部22的一侧，在凸条部22的宽度方向(X方向)形成左右非对称的形状(例如参照图29)。具体而言，也可以在凸条部22的一个侧面22b与另一个侧面22b之间，变更反射膜30的侧面厚度Ds、覆盖率Rc等，使反射膜30偏向凸条部22的一个侧面22b。即，反射膜30也可以较厚、宽地覆盖凸条部22的一个侧面22b，较薄、窄地覆盖另一个侧面22b。

这样，在使反射膜30偏向凸条部22一侧的情况下，相对于偏振元件1的入射角度为+θ(+30°～+60°)的入射光的透射轴透射率Tp(+)和入射角度为-θ(-30°～-60°)的入射光的透射轴透射率Tp(-)的差优选在3％以内。而且，优选调整分别覆盖凸条部22的一个侧面22b和另一侧面22b的反射膜30的厚度Ds、覆盖率Rc，使该Tp(+)和Tp(-)之差在3％以内，使反射膜30适当地偏向凸条部22的一侧。

此外，入射角度为+θ是指，相对于凸条部22从向X方向(凸条部22的宽度方向)的一侧倾斜的方向入射斜入射光。另一方面，入射角度为-θ是指，从相对于凸条部22从向X方向的另一侧倾斜的方向入射斜入射光(例如参照图29)。

如上所述，在使反射膜30偏向凸条部22的一侧的情况下，优选使Tp(+)和Tp(-)的差在3％以内。由此，即使在使反射膜30偏向凸条部22一侧的情况下，也能够得到高透射轴透射率Tp、优异的Tp×Rs特性和透射光的高对比度CR。

具体而言，关于透射率，即使在使反射膜30偏向一侧情况下，入射角度θ为+45°和-45°的斜入射光的透射轴透射率Tp为85％以上，也可获得高透射率。

此外，关于反射率，即使在使反射膜30偏向一侧情况下，入射角度θ为+45°及-45°的斜入射光的反射轴反射率Rs为85％以上，也可得到高反射率。

此外，关于作为偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs特性，即使在使反射膜30偏向一侧的情况下，入射角度θ为45°的斜入射光的Tp×Rs为75％以上，也可得到优异的Tp×Rs特性。

此外，关于透射光的对比度CR(CR＝Tp/Ts)，即使在使反射膜30偏向一侧的情况下，也能够得到优异的对比度CR。进而，从提高对比度角度出发，优选分别覆盖凸条部22的一个侧面22b和此外一个侧面22b的反射膜30的厚度Ds中，薄的一侧的厚度Ds为5nm以上(其覆盖率Rc为22％以上)，更优选该薄的一侧的反射膜30的厚度Ds为10nm以上(其覆盖率Rc为33％以上)。

<2.12.其他组成部分>

本实施方式的偏振元件1还可以具备上述基板10、栅格结构体20及反射膜30以外的组成部分。

例如，如图7所示，偏振元件1优选还具有至少覆盖反射膜30的表面而形成的保护膜40。详细地，如图7所示，更优选保护膜40覆盖栅格结构体20的整个表面。即，更优选保护膜40形成为将栅格结构体20的凸条部22的侧面22b及基部21的表面和反射膜30的表面全部覆盖。通过形成该保护膜40，能够进一步提高偏振元件1的耐擦伤性、防污性、防水性。

此外，保护膜40还更优选包含防水性涂层或防油性涂层。由此，能够进一步提高偏振元件1的防污性和防水性。

构成保护膜40的材料只要能够提高偏振元件1的耐擦伤性、防污性、防水性即可，没有特别限定。作为构成保护膜40的材料，例如可以举出由介电材料构成的膜，更具体而言，可以举出无机氧化物、硅烷系防水材料等。作为无机氧化物，可以举出Si氧化物、Hf氧化物等。硅烷系防水材料可以含有全氟癸基三乙氧基硅烷(FDTS)等氟系硅烷化合物，也可以含有十八烷基三氯硅烷(OTS)等非氟系硅烷化合物。

在这些材料中，更优选含有无机氧化物和氟系防水材料中的至少一种。通过保护膜40含有无机氧化物，可以进一步提高偏振元件的耐划伤性，通过含有氟系防水材料，可以进一步提高偏振元件的防污性和防水性。

此外，保护膜40以至少覆盖反射膜30的表面的方式形成即可，但如图7所示，更优选以覆盖栅格结构体20及反射膜30的整个表面的方式形成。在这种情况下，例如，如图7的上侧的附图所示，保护膜40可以覆盖栅格结构体20的端面(基部21的端面)，或者如图7的下侧图所示，保护膜40可以不覆盖栅格结构体20的端面(基部21的端面)。此外，如图8所示，保护膜40还可以除了栅格结构体20及反射膜30的表面之外，包括基板10的表面，以覆盖偏振元件1的整体的方式形成。这样，通过用由无机氧化物构成的保护膜40覆盖栅格结构体20或偏振元件1的最外表面，能够进一步降低偏振元件1整体的热阻R，因此偏振元件1的散热性进一步提高。

进而，如图9所示，本实施方式的偏振元件1优选以包围基板10的周围的方式设置散热部件50。通过该散热部件50，能够更有效地释放从基板10传递的热。在此，散热部件50只要是散热效果好的部件，没有特别限定。散热部件50例如可以是散热器、散热片、散热板、压料垫、热管、金属盖或壳体等。

<2.13.实际的栅格结构体的图像>

接着，参照图10，对实际制作本实施方式的偏振元件1并使用扫描型电子显微镜(SEM)进行放大摄影的示例进行说明。图10A是从倾斜方向观察被反射膜30覆盖之前的栅格结构体20的SEM图像。图10B是示出被反射膜30覆盖之前的栅格结构体20的凸条部22的剖面的SEM图像。图10C是示出被反射膜30覆盖的栅格结构体20的凸条部22的剖面的SEM图像。

如图10A及图10B所示，在栅格结构体20上形成有沿着基板10的表面设置的基部21和从基部21突出的凸条部22。多个凸条部22以大致相等的间距P排列。各凸条部22具有随着远离基部21而宽度变细的头细形状。凸条部22的顶部的宽度W_T比凸条部22的底部的宽度W_B窄。间距P充分大于凸条部22的底部的宽度W_B。凸条部22的高度H大于间距P。在图10的示例中，P＝140nm，W _T＝10nm，W _B＝30nm，H＝220nm。此外，如图10C所示，以覆盖并包裹凸条部22的前端22a及两侧面22b的方式形成反射膜30。反射膜30的外侧表面具有圆形而弯曲，向凸条部22的宽度方向鼓出。

<3.偏振元件的制造方法>

接着，参照图11，对本实施方式的线栅偏振元件1的制造方法进行说明。图11是表示本实施方式的线栅偏振元件1的制造方法的工序图。

如上所述，本实施方式的偏振元件1是由无机材料(基板10)和有机材料(栅格结构体20)构成的混合型的线栅偏振元件1。以下，对该混合型的线栅偏振元件1的制造方法进行说明。

如图11所示，本实施方式的线栅偏振元件1的制造方法包括:栅格结构体材料形成工序(S10)、纳米压印工序(S12)、栅格结构体形成工序(S14)和反射膜形成工序(S16)。

栅格结构体材料形成工序(S10)

首先，在S10中，在由透明的无机材料(例如玻璃)构成的基板10上，通过涂布等层叠由透明的有机材料(例如紫外线固化性树脂或热固性树脂)构成的栅格结构体材料23。此外，作为基板10的无机材料，可以使用上述的各种材料。此外，作为栅格结构体20的有机材料，可以使用上述的各种材料。进而，栅格结构体材料23的膜厚可以根据通过S20的纳米压印形成的栅格结构体20的基部21及凸条部22的尺寸适当调整。

纳米压印工序(S12)及栅格结构体形成工序(S14)

接着，在S12中，通过对栅格结构体材料23实施纳米压印，在S14中，在基板10上形成栅格结构体20。栅格结构体20是设置在基板10上的基部21和从基部21突出的多个凸条部22一体形成的微细凹凸结构体。微细凹凸结构体例如是具有数nm～数十nm级的微细的凸部和凹部的结构体。

在S12的纳米压印工序中，使用形成有该栅格结构体20的微细凹凸形状的反转形状的原盘60，在栅格结构体材料23的表面转印该原盘60的微细凹凸形状(S12)。由此，在栅格结构体材料23上形成由上述基部21、凸条部22及凹部24构成的凹凸图案。进而，在纳米压印工序中，在上述凹凸图案的转印的同时，通过对栅格结构体材料23照射能量线，使转印有凹凸图案的栅格结构体材料23固化，形成栅格结构体20(S14)。例如，可以在栅格结构体材料23由紫外线固化性树脂构成的情况下，使用紫外线照射装置66，通过对栅格结构体材料23照射紫外线，使转印有凹凸图案的紫外线固化性树脂固化。或者，也可以在栅格结构体材料23由热固性树脂构成情况下，使用加热器等加热装置68，通过加热栅格结构体材料23，使转印有凹凸图案的热固性树脂固化。

在上述工序S12及S14中，作为栅格结构体20的凸条部22，形成具有随着远离基部21而宽度变窄的头细形状的凸条部22。图11的示例的凸条部22为梯形(锥形)，但也可以如图3所示为其他各种头细形状。

这样，在本实施方式中，由于在纳米压印工序S12中压印具有头细形状的凸条部22，因此能够容易地将原盘60从栅格结构体材料23剥离，脱模性优异。此外，能够在不使栅格构造体20的凸条部22变形的情况下正确地成形为所希望的形状。

反射膜形成工序(S16)

接着，在S16中，使用Al、Ag等金属材料，形成覆盖栅格结构体20的凸条部22的一部分的反射膜30。反射膜30是对偏振元件1赋予规定的功能的功能膜的一例。反射膜30是用于反射入射到偏振元件1的栅格结构体20的入射光的金属薄膜(金属细线的栅格)。

在该反射膜形成工序S16中，如以下方式形成反射膜30。即，反射膜30以覆盖并包裹凸条部22的前端22a及至少一个侧面22b的上部侧，且不覆盖凸条部22的两侧面22b的下部侧及基部21的方式形成反射膜30。进而，以覆盖并包裹凸条部22的反射膜30的表面具有圆形而向凸条部22的宽度方向鼓出的方式形成反射膜30。此外，以覆盖并包裹凸条部22的反射膜30的最大宽度W _MAX(栅格最大宽度W _MAX)为上述凸条部的底部的宽度W_B(栅格底部宽度W_B)以上的方式形成反射膜30。

作为这样的反射膜30的形成方法，例如，如图5所示，可以使用溅射或蒸镀法。从相对于栅格结构体20的凸条部22倾斜的方向交替地溅射或蒸镀金属材料，成膜反射膜30。由此，能够以将凸条部22的顶部覆盖包裹成圆形的方式，适当地形成所希望形状的反射膜30。

通过这样形成反射膜30，栅格结构体20的凸条部22和反射膜30具有上述特殊的树木形状。由此，如上所述，即使在光以较大且宽范围入射角度θ(例如30～60°)，从倾斜方向入射到偏振元件1的情况下，也能够将该斜入射光中包含的P偏振光的透射轴透射率Tp维持在高值，能够确保P偏振光(透射光)的透射性。因此，由于Tp×Rs的值能够维持在高值(例如70％以上)，所以能够提高偏振元件1相对于斜入射光的偏振分离特性。

此外，本实施方式的偏振元件1的制造方法也可以包括在图11所示的反射膜形成工序S16之后，根据需要形成覆盖偏振元件1的表面的保护膜40的工序(保护膜形成工序)。保护膜40优选以覆盖栅格结构体20及反射膜30的整个表面的方式形成。作为保护膜40的材料，可以使用上述的各种材料。

以上，对本实施方式的偏振元件1的制造方法进行了说明。通过经过上述工序，不会导致偏振元件1的制造成本的高涨或制造的繁杂，能够制造偏振特性及散热性优异的偏振元件1。

在此，为了与本实施方式的制造方法进行比较，参照图12对现有的线栅偏振元件的制造方法进行简单说明。

如图12所示，在现有的线栅偏振元件的制造方法中，首先，为了制作凸栅格形状，在基板10上成膜金属膜80(S20)。在该S20中，在由玻璃等无机材料构成的基板10上，使用溅射或蒸镀等成膜由反射使用频带的光的材料等构成的反射膜，例如铝等金属膜80。

接着，使用光刻技术，在金属膜80上构图抗蚀剂掩模70(S22)。之后，通过利用真空干蚀刻装置等对金属膜80实施蚀刻，形成由金属膜80构成的凸形状(S24)。例如此时，在不能取得抗蚀剂掩模70与金属膜80的蚀刻选择比的情况下，在金属膜80上通过溅射等进一步成膜SiO₂等氧化膜，在其上通过光刻技术形成抗蚀剂掩模70。之后，将抗蚀剂掩模70从金属膜880剥离后(S26)，利用CVD等成膜由SiO₂膜等构成的保护膜40，根据需要还进行防水/防油涂布处理(S28)。

此外，在上述现有的制造方法的工序S20～S28中，示出了制作基本结构的反射型线栅偏振元件的工序，但考虑到金属膜80为多层膜的情况时，需要更复杂的工序。因此，可以推测，通过图12的S20～S28所示的工艺制作的现有的线栅偏振元件的制造成本变高，制造所需的时间也变大。此外，在批量生产偏振元件的情况下，为了形成比光的波长小的微细凸形状，需要根据生产量准备多台精度良好的高价蚀刻装置、光刻装置，预测设备投资也会变得更昂贵。

与此相对，本实施方式的偏振元件1的制造方法(参照图11。)由于使用纳米压印等压印技术来成形栅格结构体20，因此与上述现有的制造方法(参照图12。)相比，能够大幅降低制造成本、制造时间、设备投资。

在本实施方式的偏振元件1的制造方法中，对栅格结构体材料23实施纳米压印(图11的S12)，纳米压印的条件没有特别限定。例如，如图11的S12所示，作为原盘60使用复制原盘(也可以是本型原盘)，一边进行纳米压印，一边对栅格结构体材料23进行UV照射或加热等，在凹凸图案被压印的状态下使栅格结构体材料23固化。然后，从固化了的栅格结构体材料23脱模原盘60。由此，能够通过转印成形出形成有基部21及凸条部22的栅格结构体20。

此外，本实施方式的偏振元件1的制造方法中的纳米压印工序S12(图11)中使用的原盘60例如如图13所示，可以通过光刻技术制作。图13是表示本实施方式的原盘60的制造方法的工序图。

如图13所示，首先，在原盘用基材61上成膜了原盘用金属膜62后(S30)，在原盘用金属膜62上形成抗蚀剂掩模70(S32)。接着，使用抗蚀剂掩模70对原盘用金属膜62进行蚀刻，在该蚀刻后的原盘用金属膜62上形成与上述栅格结构体20的凸条部22对应的凹槽65(S34)。

然后，通过从原盘用金属膜62剥离抗蚀剂掩模70，得到原盘60(S36)。原盘60具有由在原盘用基材61上成形的多个凸部63及凹槽65构成的微细凹凸结构。原盘60的表面的微细凹凸结构具有上述偏振元件1的栅格结构体20的表面的微细凹凸结构的反转形状。原盘60的凹槽65具有栅格结构体20的凸条部22的反转形状，原盘60的凸部63具有栅格结构体20的凸条部22、22之间的凹部24的反转形状。

进而，本实施方式的制造方法根据需要，也可以包括在原盘60的微细凹凸结构的表面形成脱模膜涂层64的工序(S38)。通过在原盘60的表面设置脱模膜涂层64，在上述图11所示的纳米压印工序(S12)中对栅格结构体材料23实施了纳米压印后，能够容易地将原盘60从栅格结构体材料23剥离，能够进一步提高脱模性。

<4.投影显示装置>

接着，参照图14，对适用本实施方式的线栅偏振元件1的投影显示装置进行说明。

本实施方式的投影显示装置具备上述本实施方式的线栅偏振元件1。通过本实施方式的投影显示装置具备偏振元件1，能够实现优异的偏振特性、偏振元件1的耐热性及散热性等。

在此，投影显示装置是向对象物投影光，通过将该投影的光(投影光)照射到对象物的被显示面(投影面)，从而显示图像或影像等虚像的装置。作为投影显示装置的种类，例如可以举出平视显示器装置(HUD)、投影装置等。

<4.1.平视显示器装置>

首先，参照图14，对具备本实施方式的线栅偏振元件1的平视显示器装置100进行说明。图14是表示本实施方式的平视显示器装置100的一例的示意图。

如图14所示，本实施方式的平视显示器装置100具备上述本实施方式的线栅偏振元件1。通过使平视显示器装置100具备偏振元件1，能够提高偏振特性、耐热性及散热性。由于组装了现有的偏振元件的平视显示器的散热性差，因此考虑到对应于长时间的使用、今后的高亮度化/放大显示，可以认为耐热性不充分。

如图14所示，平视显示器装置100具有光源2、射出显示图像的显示元件3、将显示图像向显示面5反射的反射器4、设置在壳体7的开口的盖部6。在平视显示器装置100中，偏振元件1的配置没有特别限定。例如，如图14所示，可以将偏振元件1配置在显示元件3和反射器4之间。

在此，平视显示器装置100也可以是设置在车辆上的车辆用平视显示器装置。车辆用平视显示器装置在车辆的挡风玻璃、组合器等半透过板(相当于“显示面5”)上显示影像。车辆用平视显示器装置例如是配设在车辆的仪表板上，将影像光投影到挡风玻璃(显示面5)上，将驾驶信息显示为虚像的影像显示装置。

平视显示器装置100是从下方向前玻璃面(显示面5)射出显示图像的结构。因此，有时太阳光与显示图像的出射方向反向进入，入射到显示元件3。在本实施方式的平视显示器装置100中，以小型化的要求、显示图像的放大为目的，设置有用于反射和放大显示图像的反射器4。在这种情况下，在现有的平视显示器装置中，从外部入射到反射器的太阳光在显示元件的附近聚光，有可能因热而引起显示元件的劣化或故障。

与此相对，在本实施方式的平视显示器装置100中，为了防止太阳光向显示元件3的入射，如上所述，设置了散热性及耐热性优异的混合型偏振元件1。该偏振元件1即使在例如200℃左右的高温下也能够稳定地发挥偏振功能。因此，例如，即使在夏季的车内等高温环境下，也能够通过偏振元件1遮蔽从外部入射到反射器4的太阳光，防止到达显示元件3，因此能够抑制显示元件3的劣化或故障。

此外，图14所示的平视显示器装置100的组成部分是基本的组成部分的示例，投影显示装置的组成部分并不限定于图14的示例，根据所要求的性能等，可以适当地具备其他的组成部分。

此外，通过将偏振元件1用作配置在显示元件3前的预偏振板，偏振元件1能够在使从显示元件3射出的显示图像透过的同时抑制太阳光入射到显示元件3。因此，能够进一步提高平视显示器装置100的耐热性和耐久性。

此外，投影显示装置中的线栅偏振元件的配置不限于图14所示的平视显示器装置100中的偏振元件1的配置的示例，可以根据投影显示装置的结构、所要求的性能等适当选择和变更。例如，虽然未图示，但可以将偏振元件1配置在显示元件3和光源2之间。此外，虽然未图示，但也可以将偏振元件1组装到反射器4中。此外，设置在图14所示的平视显示器装置100上的盖部6也可以由偏振元件1构成。

此外，虽然未图示，但也可以在设置于平视显示器装置100内的偏振元件1的周围设置散热部件50(参照图9)。通过该散热部件50，能够进一步提高偏振元件1的散热性，因此能够进一步提高偏振元件1的偏振特性和耐热性。

<4.2.具有偏振分束器的投影显示装置>

接着，参照图15～图17，对将本实施方式的反射型线栅偏振元件1用作偏振分束器230的投影显示装置进行说明。以下，首先，对图15～图17所示的投影显示装置200A、200B、200C(以下有时统称为“投影显示装置200”)的3个具体例中共通的事项进行概要说明。之后，分别对图15～图17所示的各具体例进行单独说明。

如图15～图17所示，投影显示装置200具备光源210、PS转换器220、偏振分束器230、反射型液晶显示元件240、透镜250。此外，也可以在偏振分束器230和反射型液晶显示元件240之间设置相位差补偿板(未图示)。

光源210可以是具有一个发光部的点光源，也可以是具有LED等多个发光部的光源。此外，从光源210射出的光可以是平行光，也可以是扩散光。因此，有时光源210光例如在以45°为中心的规定范围(例如45°±15°的范围)的入射角度θ入射到偏振分束器230(反射型线栅偏振板)。

PS转换器220是用于将来自光源210的光转换为特定的偏振光(例如，P偏振光或S偏振光)的偏振转换元件。PS转换器220可以将来自光源210的光转换为P偏振光，也可以转换为S偏振光。

偏振分束器230由反射型线栅偏振板构成。反射型线栅偏振板是本实施方式的线栅偏振元件1的一例。偏振分束器230配置为来自光源210光以包含45°的规定范围的入射角度θ入射。该规定范围的入射角度θ例如是，上述45°±15°，即30°以上60°以下。

例如，在图15～图17中，为使得来自光源210的入射光相对于偏振分束器230主要以45°的入射角度θ入射，偏振分束器230相对于该入射光的入射方向倾斜45°而配置。此外，为使得来自反射型液晶显示元件240入射光相对于偏振分束器230主要以45°的入射角度θ入射，偏振分束器230相对于反射型液晶显示元件240倾斜45°而配置。

偏振分束器230将入射光分离为第一偏振光(S偏振光)和第二偏振光(P偏振光)。例如，偏振分束器230可以通过反射入射光中的第一偏振光(S偏振光)并透射第二偏振光(P偏振光)来分离S偏振光和P偏振光。相反，偏振分束器230可以通过反射入射光中的第二偏振光(P偏振光)并透射第一偏振光(S偏振光)来分离S偏振光和P偏振光。

当通过偏振分束器230反射所希望的偏振光时，偏振分束器230被配置成使包含该反射对象的偏振光的光入射到偏振分束器230的表面(即，形成了偏振元件1的栅格结构体20的一侧的凹凸面)。例如，如图15所示，当利用偏振分束器230反射从PS转换器220入射的S偏振光时，可以使偏振分束器230的表面朝向出射S偏振光的PS转换器220侧。此外一方面，如图16所示，当利用偏振分束器230反射从反射型液晶显示元件240入射S偏振光时，只要使偏振分束器230的表面朝向出射S偏振光的反射型液晶显示元件240侧即可。

反射型液晶显示元件240是使入射光反射而射出表示显示图像的光的显示元件。如图15及图17所示，也可以配置反射型液晶显示元件240，以使由偏振分束器230反射的第一偏振光(S偏振光)入射到反射型液晶显示元件240的表面。或者，如图16所示，可以配置反射型液晶显示元件240，使得透过偏振分束器230的第二偏振光(P偏振光)入射到反射型液晶显示元件240的表面。

此外，如图15及图17所示，反射型液晶显示元件240对入射的第一偏振光(S偏振光)进行反射及调制，射出表示显示图像的第二偏振光(P偏振光)。然而，不限于该示例，如图16所示，反射型液晶显示元件240也可以对入射的第二偏振光(P偏振光)进行反射和调制，射出表示显示图像的第一偏振光(S偏振光)。

透镜250放大表示从反射型液晶显示元件240射出的显示图像的光，输出到外部。以表示从反射型液晶显示元件240射出的显示图像的光通过偏振分束器230而入射的方式配置透镜250。例如，如图15和图17所示，透镜250可以配置成，使由反射型液晶显示元件240反射和调制的第二偏振光(P偏振光)透过偏振分束器230入射到透镜250。或者，如图16所示，透镜250可以配置成，使由反射型液晶显示元件240反射及调制后的第一偏振光(S偏振光)被偏振光分束器230反射而入射到透镜250。

如上所述，在本实施方式的投影显示装置200中，作为偏振分束器230，使用上述本实施方式的线栅偏振元件1。因此，偏振分束器230对于较大且宽范围的入射角度θ(例如30～60°)斜入射光，S偏振光的反射性、P偏振光的透射性、Tp×Rs特性优异，将斜入射光分离为P偏振光和S偏振光的特性优异。

接着，分别说明图15～图17所示的投影显示装置200A、200B、200C的各具体例。

如图15所示，本实施方式的第一具体例的投影显示设备200A包括光源210、PS转换器220、偏振分束器230、反射型液晶显示元件240和透镜250。

从光源210射出的光是非偏振光，该光以相同的比例包含P偏振光成分和S偏振光成分。因此，如果通过由偏振元件1构成的偏振分束器230仅选择一个偏振光并提取，则光量减少到约一半。因此，通过PS转换器220将从光源210射出的光变换为第一偏振光(S偏振光)或第二偏振光(P偏振光)的任意一种。由此，能够抑制由偏振分束器230提取的偏振的光量的减少，提高光利用效率。例如，图15所示的PS转换器220将来自光源210的光转换为第一偏振光(S偏振光)。

由PS转换器220变换为S偏振光的光入射到倾斜配置成倾斜45°左右的偏振光分束器230。偏振分束器230反射第一偏振光(S偏振光)，以45°的出射角度向反射型液晶显示元件240出射。反射型液晶显示元件240对第一偏振光(S偏振光)进行调制和反射，生成表示显示图像的第二偏振光(P偏振光)，将该第二偏振光(P偏振光)朝向偏振分束器230射出。该第二偏振光(P偏振光)透过偏振光分束器230，由透镜250放大后，投影到未图示的显示面上，显示出显示图像。

具有以上结构的投影显示装置200A，作为偏振分束器230具备由本实施方式的线栅偏振元件1构成的反射型线栅偏振板。由此，对于来自斜向的入射光及宽入射角度θ的入射光，能够提高偏振分束器230的偏振分离特性，并且能够提高偏振分束器230及投影显示装置200A的散热性和耐热性。

与此相对，作为偏振分束器而具备现有的偏振元件的投影显示装置(未图示)，偏振元件的散热性差。因此，从与长时间的使用、高亮度化、放大显示对应的角度出发，认为耐热性不充分。此外，入射到偏振分束器的光的入射角度θ不仅是45°，而且是以45°为中心的规定范围(例如45°±15°左右)内的所有角度。这样，即使是在大且宽范围入射角度θ的斜入射光入射到偏振分束器的情况下，偏振分束器也寻求能够将将斜入射光适当地分离为S偏振光和P偏振光而无关于入射角度θ的性能。但是，在使用了现有的偏振元件的偏振分束器中，由于对上述斜入射光的偏振分离特性差，所以光的利用效率恶化，并且亮度不均等对显示图像的画质的产生不良影响成为问题。

在这一方面，本实施方式的第一具体例的投影显示装置200A的偏振分束器230如上所述，对于大且宽范围的入射角度θ的斜入射光的偏振分离特性优异。因此，在投影显示装置200A中，能够提高光的利用效率，并且能够降低亮度不均等，提高显示图像的画质。

此外，投影显示装置不限于上述图15所示的投影显示装置200A的示例，例如，如图16所示的投影显示装置200B或图17所示的投影显示装置200C等，可以适当变更投影显示装置的组成部分、配置。

如图16所示，根据本实施例的第二具体示例的投影显示设备200B包括光源210、PS转换器220、偏振分束器230、反射型液晶显示元件240和透镜250。

在投影显示设备200B中，PS转换器220将来自光源210的光转换为第二偏振光(P偏振光)。由PS转换器220变换为P偏振光的光透过倾斜配置成倾斜45°左右的偏振分束器230，入射到反射型液晶显示元件240。反射型液晶显示元件240对第二偏振光(P偏振光)进行调制和反射，生成表示显示图像的第一偏振光(S偏振光)，将该第一偏振光(S偏振光)朝向偏振分束器230射出。偏振分束器230反射第一偏振光(S偏振光)，以45°的出射角度向透镜25出射。该第一偏振光(S偏振光)在由透镜250放大后，投影到未图示的显示面上，显示出显示图像。

具有以上结构的投影显示装置200B与上述的投影显示装置200A(参照图15)同样，对斜入射光的偏振分离特性优异，能够提高光的利用效率，并且能够降低亮度不均等，提高显示图像的画质。

此外，如图17所示，本实施方式的第三具体例的投影显示装置200C具备光源210、偏振分束器230、反射型液晶显示元件240、透镜250和光吸收体260，但不具备上述的PS转换器220。

在投影显示装置200C中，从光源210射出的非偏振光直接入射到倾斜配置成倾斜45°左右的偏振分束器230。偏振分束器230反射非偏振光中的第一偏振光(S偏振光)的成分，以45°的出射角度向反射型液晶显示元件240出射。另一方面，入射到偏振分束器230的非偏振光中的第二偏振光(P偏振光)的成分透过偏振分束器230入射到光吸收体260。由于该第二偏振光(P偏振光)的成分几乎被光吸收体260吸收，所以能够抑制不需要的第二偏振光(P偏振光)入射到投影显示装置200C内的其他光学系统。

反射型液晶显示元件240对从偏振分束器230入射的第一偏振光(S偏振光)的成分进行调制和反射，生成表示显示图像的第二偏振光(P偏振光)，将该第二偏振光(P偏振光)向偏振分束器230出射。该第二偏振光(P偏振光)透过偏振分束器230，由透镜250放大后，投影到未图示的显示面上，显示出显示图像。

在具有以上结构的投影显示装置200C中，由于不设置PS转换器220，所以由光吸收体260吸收从光源210射出的非偏振光中的第二偏振光(P偏振光)的成分，不用于显示图像的显示。因此，显示图像的光量减少到约一半。但是，由于能够削减PS转换器220所需的成本和设置空间，能够削减投影显示装置200C的部件个数，所以具有能够降低投影显示装置200C的成本，并且能够使投影显示装置200C小型化的优点。

以上，对将本实施方式的反射型线栅偏振元件1用作偏振分束器230的投影显示装置200的具体例进行了说明。此外，投影显示装置不限于图15～图17所示的投影显示装置200的具体例，也可以根据所要求的性能等适当变更投影显示装置的组成部分、配置，或者适当设置其他组成部分。

<5.车辆>

接着，对具备本实施方式的影像显示装置的车辆进行说明。

本实施方式的车辆(未图示)具备具有上述本实施方式的线栅偏振元件1的投影显示装置。此外，车辆只要是能够设置投影显示装置车辆，例如可以是普通轿车、轻型汽车、巴士、卡车、赛车、建设工程用车辆、其他大型车辆等各种汽车，除此之外，还可以是摩托车、电车、磁悬浮列车、游乐设施用交通工具等也可以是各种交通工具。

本实施方式的车辆通过上述偏振元件1及投影显示装置，能够在设置于车辆的显示面(例如图14所示的显示面5)投影显示出显示图像。显示面优选为例如车辆的挡风玻璃、侧玻璃、后玻璃或组合器等半透过板。但是，显示面并不限定于该示例，只要是能够投影显示图像的对象物的表面，也可以是设置在车辆上的各种部位、部件、车载设备等的表面。

设置在本实施方式的车辆上的投影显示装置例如是图14所示的平视显示器装置100、或具有图15～图17所示的偏振分束器130的投影显示装置200等。但是，不限于该示例，投影显示装置只要是能够投影或显示图像的装置，也可以是搭载在车辆上的投影仪、汽车导航装置、具有图像显示功能的终端装置等各种图像显示装置。

如上所述，在平视显示器装置100中，如图14所示，太阳光有时从车辆的外部透过挡风玻璃(显示面5)进入平视显示器装置100内。由于该太阳光的热等，有可能引起显示元件3的劣化或故障。因此，为了防止太阳光入射到显示元件3，在平视显示器装置100中设置有上述混合型的线栅偏振元件1。该偏振元件1具有热传导率高的混合结构，因此散热性及耐热性优异。因此，利用偏振元件1，能够遮蔽从外部入射到平视显示器装置100内的太阳光，防止到达显示元件3，因此能够防止显示元件3的故障或破损。而且，由于偏振元件1的散热性、耐热性优异，所以也能够防止偏振元件1自身的破损。

同样，即使在图15～图17所示的投影显示装置200设置在车辆上的情况下，作为偏振分束器230使用的偏振元件1也能够遮挡来自外部的太阳光，因此能够防止反射型液晶显示元件240等其他部件的故障或破损。而且，还能够防止散热性和耐热性优异的偏振元件1自身的破损。

如上所述，设置在本实施方式的车辆上的投影显示装置，能够通过偏振元件1得到优异的偏振特性(太阳光的遮断性能、偏振分离特性等)，并且还能够实现投影显示装置优异的耐热性及耐久性。

此外，车辆只要具备上述投影显示装置及偏振元件即可，没有特别限定，其他条件可以根据车辆所要求的性能适当设定及变更。

实施例

接着，对本发明的实施例进行说明。但是，以下说明的实施例是为了说明上述本实施方式的偏振元件1的结构、效果等而例示的具体例，本发明并不限定于以下的实施例。

作为本发明的实施例，制作上述本实施方式的线栅偏振元件1的模型，通过模拟其各种特性，评价线栅偏振元件1。此外，为了与本发明的实施例进行比较，还制作了现有例的线栅偏振元件的模型，同样进行了模拟及评价。此外，以下为了便于说明，在实施例和现有例中，对于表示偏振元件的组成部分(基板10、栅格结构体20、基部21、凸条部22、反射膜30等)的参照标号、表示这些组成部分的各种尺寸的符号，标注相同的参照标号和符号。

此外，对表示以下说明中使用的偏振元件1的各种尺寸等的符号进行说明时，如下所示。

P:凸条部22的间距

W_T:凸条部22的顶部的宽度(凸条部顶部宽度)

W_M:凸条部22的高度方向的中央位置的宽度(凸条部中央宽度)

W_B:凸条部22底部的宽度(栅格底部宽度)

W _MAX:覆盖并包裹凸条部22的反射膜30的最大宽度(栅格最大宽度)

H:凸条部22的高度

Hx:凸条部22的侧面22b中被反射膜30覆盖的部分的高度

Dt:覆盖凸条部22的前端22a的反射膜30的厚度(反射膜30的前端厚度)

Ds:覆盖凸条部22的侧面22b的反射膜30的厚度(反射膜30的侧面厚度)

Rc:反射膜30的凸条部22的侧面22b的覆盖率

Rr:反射膜30的凸条部22的侧面22b的开放率

θ:入射光的入射角度

λ:入射光的波长

(现有例1)

首先，参照图18，对现有例1进行说明。

如图18的(a)所示，制作了现有例1的偏振元件1的模型。现有例1的偏振元件1具备玻璃制的基板10和紫外线固化性树脂(丙烯酸系树脂)制的栅格结构体20。栅格结构体20具有沿着基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出形成的多个凸条部22。凸条部22的剖面形状为矩形，不是头细的形状。覆盖凸条部22的反射膜30是Al膜。反射膜30以覆盖凸条部22的前端22a及一个侧面22b的整体和基部21的一部分的方式形成。但是，反射膜30完全不覆盖凸条部22的另一个侧面22b。这样，现有例1的反射膜30仅偏向凸条部22的一侧而形成，凸条部22的另一侧不被反射膜30覆盖而开放。

现有例1的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:32.5nm

W_B:32.5nm

W_Max:55nm

H:220nm

Hx:220nm(一侧)，0nm(另一侧)

Dt:35nm

Ds:22.5nm(最大值)

Rc:100％(一侧)，0％(另一侧)

Rr:0％(一侧)，100％(另一侧)

θ:0°～+60°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作现有例1的偏振元件1的模型，变更入射角度θ进行模拟，分别计算出作为透射轴透射率(Tp)、反射轴反射率(Rs)及偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs。入射角θ设为0°～+60°。此外，作为Tp、Rs值，入射光的波长λ在430～680nm范围内变化，使用使针对各个的波长λ的入射光计算出的多个Tp、Rs的值的平均值。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs和θ的关系如图18的(b)～(d)的图表所示。

如图18所示，在现有例1中，反射膜30偏向凸条部22的一侧，该一侧的覆盖率Rc为100％。因此，入射角度θ越增大，Rs逐渐上升，相反Tp显著降低，因此Tp×Rs也显著降低。例如，在θ>45°的范围内，Tp降低到76％以下，Tp×Rs下降到68％以下。因此，可以可知，在将现有例1偏振元件1作为偏振分束器使用的情况下，特别是对于45°以上的大入射角度θ的斜入射光的偏振分离特性(Tp×Rs特性)差，无法得到偏振分束器所要求的Tp×Rs特性的问题。

(现有例2)

接着，参照图19，对现有例2进行说明。

如图19的(a)所示，制作了现有例2的偏振元件1的模型。现有例2的模型与上述现有例1的模型相同。但是，在现有例2中，作为入射角度θ，使用了从相对于凸条部22一侧倾斜方向入射的+方向的入射角度(θ＝0°～+60°)和从相对于凸条部22的此外一侧斜方向入射的-方向的入射角度(θ＝0°～-60°)的两个方向。

现有例2的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:32.5nm

W_B:32.5nm

W_MAX:55nm

H:220nm

Hx:220nm(一侧)、0nm(另一侧)

Dt:35nm

Ds:22.5nm(最大值)

Rc:100％(一侧)、0％(另一侧)

Rr:0％(一侧)、100％(另一侧)

θ:0°～+60°、0°～-60°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作现有例2的偏振元件1的模型，变更入射角度θ进行模拟，分别计算出作为透射轴透射率(Tp)、反射轴反射率(Rs)及偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs。此时，分别对于入射角度θ为+方向和-方向的情况，计算Tp、Rs、Tp×Rs。此外，作为Tp、Rs值，入射光的波长λ在430～680nm的范围内变化，使用针对各个波长的入射光计算出的多个Tp、Rs的值的平均值。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs和θ的关系如图19的(b)～(d)的图表所示。

如图19所示，在现有例2中，与上述现有例1同样，反射膜30偏向凸条部22的一侧，该一侧的覆盖率Rc为100％。其结果，如图19的(b)所示，在现有例2中，与上述现有例1同样，关于来自+方向的斜入射光的入射，入射角度θ越大，Tp(+)显著降低。而且，在现有例2中，关于从-方向的斜入射光的入射，也是负的入射角度θ的绝对值越大，Tp(-)越低，但可以确认Tp(-)的降低程度比Tp(+)的降低程度小。

具体而言，在现有例2中，θ的绝对值在30°～60°的范围内，Tp(+)与Tp(-)的差量为5％以上，Tp×Rs(+)和Tp×与Rs(-)的差量为4％以上。根据该结果，在现有例2中，根据斜入射光的入射方向是+方向还是-方向，确认了偏振元件1的偏振特性存在左右不对称性。

如以上的现有例2那样，如果斜入射光的入射方向的差异(例如+45°和-45°的差异)引起的Tp的差变大，则观察者能够识别显示图像的明亮度的差异，此外，可以可知存在作为影像状态也不适当的问题。此外，可知在将现有例2偏振元件1作为偏振分束器使用的情况下，特别是针对45°以上的大入射角度θ的斜入射光的偏振分离特性(Tp×Rs特性)差，存在得不到偏振分束器所要求的Tp×Rs特性的问题。

(现有例3)

接着，参照图20，对现有例3进行说明。

如图20的(a)所示，制作了现有例3的偏振元件1的模型。现有例3的偏振元件1具备玻璃制的基板10和紫外线固化性树脂(丙烯酸系树脂)制的栅格结构体20。栅格结构体20具有沿着基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出形成的多个凸条部22。凸条部22的剖面形状为矩形，不是头细的形状。覆盖凸条部22的反射膜30是Al膜。反射膜30以覆盖凸条部22的前端22a及两侧的侧面22b的大部分(约85％)的方式形成。这样，现有例3的反射膜30覆盖凸条部22的前端22a及两侧面22b的大部分。此外，现有例3的反射膜30为方形，在反射膜30的顶部的左右两端具有棱角的两个角部，与上述本实施方式的偏振元件1的反射膜30那样的带有圆形的鼓出形状不同。

现有例3的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:140nm

W_T:35nm

W_B:35nm

W_MAX:65nm

H:230nm

Hx:196nm

Dt:30nm

Ds:15nm(最大值)

Rc:85％

Rr:15％

θ:0°～+60°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作现有例3的偏振元件1的模型，与上述现有例1同样，变更入射角度θ进行模拟，分别计算出Tp、Rs、Tp×Rs。入射角θ为0°～+60°。这样计算出的Tp、Rs、Tp×Rs和θ的关系如图20的(b)～(d)的图表所示。

如图20所示，在现有例3中，与上述现有例1相比，覆盖方式不同，但反射膜30覆盖凸条部22的两个侧面22b的大部分，其覆盖率Rc大至85％。因此，在现有例3中，与上述现有例1同样，入射角度θ越大，Rs逐渐上升，相反Tp显著降低，因此Tp×Rs也显著降低。例如，在θ>45°的范围，Tp降低到73％以下，Tp×Rs下降到65％以下。因此，可知在将现有例3偏振元件1作为偏振分束器使用的情况下，特别是对于45°以上的大入射角度θ的斜入射光的偏振分离特性(Tp×Rs特性)差，存在得不到偏振分束器所要求的Tp×Rs特性的问题。

(实施例1)

接着，参照图21及图22，对本发明的实施例1进行说明。

如图21的(a)所示，制作了实施例1的偏振元件1的模型。实施例1的偏振元件1具备玻璃制的基板10和紫外线固化性树脂(丙烯酸系树脂)制的栅格结构体20。栅格结构体20具有沿着基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出形成的多个凸条部22。凸条部22的剖面形状为梯形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。

覆盖实施例1的凸条部22的反射膜30是Al膜。反射膜30形成为覆盖凸条部22的前端22a及两个侧面22b的上部侧。但是，反射膜30不覆盖凸条部22的两个侧面22b的下部侧和基部21。反射膜30的凸条部22的两个侧面22b的覆盖率Rc为40％。这样，实施例1的反射膜30将凸条部22的顶部(前端22a及侧面22b的上部侧)圆形地覆盖包裹。该反射膜30的表面为具有向外侧膨胀的圆形的大致椭圆状，向凸条部22的宽度方向(X方向)鼓出。

其结果，实施例1的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)具有上述特殊的树木形状。该特殊的树木形状的栅格最大宽度W_MAX(反射膜30最鼓出的部分的栅格的宽度)为凸条部22的底部的宽度W_B(距凸条部22的底部20％上部的高度位置处的凸条部22的宽度)以上。

实施例1的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:55nm

H:220nm

Hx:99nm

Dt:35nm(最大值)

Ds:22.5nm(最大值)

Rc:40％

Rr:60％

θ:0°～+60°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作的实施例1的偏振元件1的模型，变更入射角度θ进行模拟，分别计算出作为透射轴透射率(Tp)、透射轴反射率(Ts)、反射轴透射率(Rp)、反射轴反射率(Rs)及偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs。入射角θ为0°～+60°。此外，作为Tp、Rs、Ts、Rp值，入射光的波长λ在430～680nm的范围变化，使用了针对各自的波长λ的入射光计算出的多个Tp、Ts、Rp、Rs的值的平均值。此外，通过将透射轴透射率(Tp)除以透射轴反射率(Ts)，还计算出透射光的对比度(CR＝Tp/Ts)。

如上计算的Tp、Rs、Ts、Rp、CR、Tp×Rs和λ的关系如图21的(b)的表和图21的(c)～图21的(d)的图表表示。此外，如上所述计算出Tp、Rs、Tp×Rs和θ的关系如图22的(a)～(c)的图表所示。

此外，在图21的(b)的表中，示出分为入射光的多个波段(430～510nm、520～590nm、600～680nm)和该入射光的整个波段(430～680nm)，各自的特性值(Tp、Rs、Ts、Rp、CR、Tp×Rs)的平均值。在图21的(c)～(d)的图表和图22的(a)～(c)的图表中，示出该入射光的整个波段(430～680nm)的各特性值(Tp、Rs、Ts、Rp、CR、Tp×Rs)的平均值。此外，在图22的(a)～(c)的图表中，为了与实施例1进行比较，还示出上述现有例2的特性值(Tp(+)、Tp(-)、Rs(+)、Rs(-)、Tp×Rs(+)、Tp×Rs(-))。

如图21的(a)所示，在实施例1的偏振元件1的模型中，反射膜30覆盖凸条部22的顶部，开放凸条部22的底部，覆盖率Rc为40％。因此，实施例1的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)具有上述特殊的树木形状。该实施例1具有特殊树木结构的栅格，对于大且宽范围的入射角度θ的斜入射光的透射性和偏振分离特性优异。

因此，如图21所示，可知在实施例1中，无关于波长λ，Tp为80％以上，Rs为90％以上，可以得到高的Tp和Rs。结果，可知Tp×Rs也达到72％以上，可以得到优异的Tp×Rs特性。此外，可知对比度CR也无关于波长λ，可以得到100以上的优异的对比度。因此，可知实施例1对于斜入射光，与上述现有例1、2相比，能够得到良好的偏振特性。

进而，如图22所示，在实施例1中，入射角度θ在0°～60°的大范围内，确保78％以上的非常高的值Tp。其结果，可知对于大且宽范围(30°～60°)的入射角度θ相对于斜入射光，能够确保73％以上的高Tp×Rs，具有优异的偏振分离特性(Tp×Rs特性)。特别是θ＝在45°的情况下，Tp是非常高的值87％，Tp×Rs的值也非常高，为78％。因此，可知实施例1的偏振元件1对于45°及其周围的入射角度θ的斜入射光，能够发挥显著优异的透射性和偏振分离特性。

进而，从图22所示实施例1与现有例2的比较结果可知，在现有例2中，随着入射角度θ变大，Tp和Tp×Rs降低，特别是在θ>45°的范围，Tp和Tp×Rs急剧下降。与此相对，在实施例1中，即使θ变大，Tp和Tp×Rs的降低也被抑制，能够维持高值。特别是在θ＝45°的情况下，实施例1与现有例2的+方向的入射的情况相比，能够得到高6％以上的Tp和Tp×Rs，与现有例2的-方向入射的情况相比，能够得到高10％以上的Tp和Tp×Rs。这样，在实施例1中，θ＝45°时，能够得到最高透射性(透射率Tp)和Tp×Rs特性

此外，关于反射轴反射率Rs，实施例1与现有例1、2相比，能够得到没有显著差异的高反射率。

此外，关于作为偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs特性，实施例1优于现有例1、2，当入射角度θ＝45°时，可获得最高的Tp×Rs特性。此外，即使在入射角度θ＝30°～60°范围，实施例1也能够得到比现有例1、2更好的特性，对于大且宽范围的入射角度θ的斜入射光，与现有例1、2相比，Tp×Rs特性优良。进而，在实施例1中，对于45°±15°范围的入射角度θ的斜入射光，Tp×Rs特性的平衡良好。因此，在使用实施例1的偏振元件1作为偏振分束器来投影图像的情况下，从观察者的角度来看，显示图像的亮度的平衡良好，作为影像状态也良好。

这样，可知在将实施例1的偏振元件1作为偏振分束器使用的情况下，对于30°～60°的大且宽范围的入射角度θ的斜入射光，特别是对于45°的斜入射光，P偏振光的透射性(透射率Tp)和偏振分离特性(Tp×Rs特性)明显优异。因此，可以说对于斜入射光，能够充分满足偏振分束器所要求的偏振分离特性。

此外，关于透射光的对比度CR(CR＝Tp/Ts)，在实施例1中，可知可以得到100以上的优异的对比度CR。

(实施例2)

接着，参照图23说明本发明的实施例2。

如图23的(a)所示，制作了实施例2的偏振元件1的模型。实施例2的模型与上述实施例1的模型相比，凸条部22的形状和反射膜30的覆盖方式不同。实施例2的凸条部22的剖面形状为三角形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。

覆盖实施例2的凸条部22的反射膜30是Al膜。反射膜30形成为覆盖凸条部22的前端22a及两个侧面22b的上部侧。但是，反射膜30不覆盖凸条部22的两个侧面22b的下部侧和基部21。反射膜30的凸条部22的两个侧面22b的覆盖率Rc为45％。这样，实施例2的反射膜30将凸条部22的顶部(前端22a及侧面22b的上部侧)圆形第覆盖包裹。该反射膜30的表面为具有向外侧膨胀的圆形的大致椭圆状，向凸条部22的宽度方向(X方向)鼓出。这样，实施例2的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，具有上述特殊的树木形状。

实施例2的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:140nm

W_T:10nm

W_B:40nm

W_MAX:41nm

H:230nm

Hx:103.5nm

Dt:50nm(最大值)

Ds:17nm(最大值)

Rc:45％

Rr:55％

θ:0°～+60°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作的实施例2的偏振元件1的模型，变更入射角度θ进行模拟，分别计算出作为透射轴透射率(Tp)、反射轴反射率(Rs)及偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs。此外，作为Tp、Rs值，入射光的波长λ在430～680nm的范围内变化，使用了针对各个波长的入射光计算出的多个Tp、Rs的值的平均值。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs和θ的关系如图23的(b)～(d)的图表所示。

如图23的(a)所示，实施例2的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，由于具有上述特殊的树木形状，因此对于大且宽范围的入射角度θ的斜入射光的透射性和偏振分离特性优异。

因此，如图23所示，在实施例2中，在入射角度θ为0°～45°的宽范围内，确保74％以上的高值的Tp。特别是，可知在θ＝30°、45°的情况下，能够确保88％以上的高Tp，能够确保74％以上的高Tp×Rs，具有优异的偏振分离特性(Tp×Rs特性)。因此，可知实施例2的偏振元件1对于30°～45°的入射角度θ的斜入射光，能够发挥显著优异的透射性和偏振分离特性。

如以上说明的实施例2那样，可知即使在栅格结构体20的凸条部22的形状与实施例1不同的情况下，与现有例1～3相比，也能得到良好的透射性和偏振分离特性。但是，在入射角度θ为60°的情况下，与实施例2相比，实施例1的Tp和Tp×Rs特性优异。

(实施例3)

接着，参照图24说明本发明的实施例3。在实施例3中，验证了凸条部22的高度H与偏振元件1的偏振特性的关系。

如图24的(a)所示，制作了实施例3的偏振元件1的模型。实施例3的模型与上述实施例1的模型相同。凸条部22的剖面形状为梯形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。实施例3的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，具有上述特殊的树木形状。在实施例3中，在将覆盖率Rc维持为45％的同时，在100～220nm的范围内阶段性地变更凸条部22的高度H。

实施例3的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:55nm

H:100～220nm

Hx:45～99nm

Dt:35nm(最大值)

Ds:22.5nm(最大值)

Rc:45％

Rr:55％

θ:+45°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作的实施例3的偏振元件1的模型，变更凸条部22的高度H进行模拟，分别计算出Tp、Rs、Tp×Rs。入射角θ为+45°。此外，作为Tp、Rs的值，使入射光的波长λ在430～680nm范围内变化，使用针对各自的波长λ的入射光计算出的多个Tp、Rs值的平均值。此外，通过将Tp除以Ts，还计算出透射光的对比度CR。

如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs、CR与H的关系如图24的(b)～(e)的图表所示。

如图24所示，可知为了使对于45°的斜入射光的偏振元件1的各种特性(Tp、Tp×Rs、CR)良好，凸条部22的高度H优选为160nm以上，更优选为180nm以上，特别优选为220nm以上。

具体而言，关于Tp，如图24的(b)所示，如果H为160nm以上，则Tp为80％以上，可得到高透射率，因此优选。而且，如果H为180nm以上，则可得到85％以上的Tp，因此更优选。此外，如果H为220nm以上，则可得到87％以上的Tp，因此特别优选。

此外，关于Tp×Rs特性，如图24的(d)所示，如果H为160nm以上，则可以得到70％以上的优异的Tp×Rs，因此优选。而且，如果H为180nm以上，则可以得到75％以上的Tp×Rs，因此更优选。此外，如果H为220nm以上，则可以得到77％以上的Tp×Rs，因此特别优选。

此外，关于对比度CR，如图24的(e)所示，只要H为100nm以上即可，由此，可得到40以上的CR。如果H为160nm以上，则可得到150以上的优异的CR，因此优选。而且，如果H为180nm以上，则可得到250以上的优异的CR，因此更优选。此外，如果H为220nm以上，则可得到500以上的优异的CR，因此特别优选。

(实施例4)

接着，参照图25说明本发明的实施例4。在实施例4中，验证了覆盖凸条部22的前端22a的反射膜30的厚度Dt(反射膜30的前端厚度Dt)与偏振元件1的偏振特性的关系。

如图25的(a)所示，制作了实施例4的偏振元件1的模型。实施例4的模型与上述实施例1的模型相同。凸条部22的剖面形状为梯形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。实施例4的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，具有上述特殊的树木形状。在实施例4中，反射膜30的前端厚度Dt在5～35nm的范围内阶段性地变更。

实施例4的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:55nm

H:220nm

Hx:99nm

Dt:5～35nm(最大值)

Ds:22.5nm(最大值)

Rc:45％

Rr:55％

θ:+45°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作的实施例4的偏振元件1的模型，变更反射膜30的前端厚度Dt进行模拟，分别计算出Tp、Rs、Tp×Rs、CR。入射角θ为+45°。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs、CR与Dt的关系如图25的(b)～(e)的图表所示。

如图25所示，可知为了使偏振元件1对于45°的斜入射光的各种特性(Tp、Tp×Rs、CR)良好，反射膜30的前端厚度Dt优选为5nm以上，更优选为15nm以上。

具体而言，关于Tp，如图25的(b)所示，如果Dt为5nm以上，则Tp为85％以上，可得到高透射率，因此优选。此外，关于Rs，如图25的(c)所示，如果Dt为5nm以上，则Rs为85％以上，可得到高反射率，因此优选。

此外，关于Tp×Rs特性，如图25的(d)所示，如果Dt为15nm以上，则可以得到78％以上的优异的Tp×Rs，因此更优选。

此外，关于对比度CR，如图25的(e)所示，如果Dt为5nm以上，则可得到100以上的优异的CR，因此优选。此外，如果Dt为15nm以上，则可得到250以上的优异的CR，因此更优选。

(实施例5)

接着，参照图26，对本发明的实施例5进行说明。在实施例5中，验证了覆盖凸条部22的侧面22b的反射膜30的厚度Ds(反射膜30的侧面厚度Ds)与偏振元件1的偏振特性的关系。

如图26的(a)所示，制作了实施例5的偏振元件1的模型。实施例5的模型与上述实施例1的模型相同。凸条部22的剖面形状为梯形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。实施例5的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，具有上述特殊的树木形状。在实施例5中，使反射膜30的侧面厚度Ds在5～35nm的范围内阶段性地变更。

实施例5的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:20～80nm

H:220nm

Hx:99nm

Dt:35nm(最大值)

Ds:5～35nm(最大值)

Rc:45％

Rr:55％

θ:+45°

λ:430～680nm

然后，对于如上所述制作的实施例5的偏振元件1的模型，变更反射膜30的侧面厚度Ds进行模拟，分别计算出Tp、Rs、Tp×Rs、CR。入射角θ为+45°。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs、CR与Dt的关系如图26的(b)～(e)的图表所示。

如图26所示，可知为了使偏振元件1相对于45°的斜入射光的各种特性(Tp、Tp×Rs、CR)良好，反射膜30的侧面厚度Ds优选为10nm以上30nm以下，更优选为12.5nm以上25nm以下，特别优选为15nm以上25nm以下。

具体而言，关于Tp，如图26的(b)所示，如果Ds为10nm以上30nm以下，则Tp为80％以上，可得到高透射率，因此优选。进而，如果Ds为12.5nm以上25nm以下，则Tp为85％以上，可得到更高的透射率，因此更优选。进而，如果Ds为15nm以上20nm以下，则Tp为87％以上，可得到更高的透射率，因此特别优选。

此外，关于Rs，如图26的(c)所示，如果Ds为10nm以上，则Rs为80％以上，可得到高反射率，因此优选。进而，如果Ds为12.5nm以上，则Rs为85％以上，可得到更高的反射率，因此更优选。进而，如果Ds为15nm以上，则Rs为87％以上，可得到更高的反射率，因此特别优选。

此外，关于Tp×Rs特性，如图26的(d)所示，如果Ds为12.5nm以上30nm以下，则可以得到70％以上的优异的Tp×Rs，因此优选。进而，如果Ds为15nm以上25nm以下，则可以得到76％以上的优异的Tp×Rs，因此更优选。

此外，关于对比度CR，如图26的(e)所示，Ds只要为10nm以上即可，但如果Ds为12.5nm以上，则可得到50以上的优异的CR，因此优选。进而，如果Ds为15nm以上，则可得到100以上的优异的CR，因此更优选。

(实施例6)

接着，参照图27说明本发明的实施例6。在实施例6中，验证了反射膜30的凸条部22的侧面22b的覆盖率Rc与偏振元件1的偏振特性的关系。

如图27的(a)所示，制作了实施例6的偏振元件1的模型。实施例6的模型与上述实施例1的模型相同。凸条部22的剖面形状为梯形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。实施例6的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，具有上述特殊的树木形状。在实施例6中，通过利用反射膜30变更覆盖凸条部22的侧面22b的范围的高度Hx，从而在20～90％的范围内阶段性地变更其覆盖率Rc。

实施例6的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:55nm

H:220nm

Hx:44～198nm

Dt:35nm(最大值)

Ds:22.5nm(最大值)

Rc:20～90％

Rr:80～10％

θ:+45°

λ:430～680nm

然后，对于如上所述制作的实施例6的偏振元件1的模型，变更覆盖率Rc进行模拟，分别计算出Tp、Rs、Tp×Rs、CR。入射角θ为+45°。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs、CR与Dt的关系如图27的(b)～(e)的图表所示。

如图27所示，可知为了使偏振元件1相对于45°的斜入射光的各种特性(Tp、Tp×Rs、CR)良好，覆盖率Rc优选为25％以上80％以下，更优选为30％以上70％以下，更优选为30％以上60％以下，特别优选为40％以上50％以下。

具体而言，关于Tp，如图27的(b)所示，如果Rc为25％以上80％以下，则Tp为75％以上，可得到高透射率，因此优选。进而，如果Rc为30％以上70％以下，则Tp为80％以上，可得到更高的透射率，因此更优选。进而，如果Rc为40％以上50％以下，则Tp为85％以上，可得到更高的透射率，因此特别优选。

此外，关于Rs，如图27的(c)所示，如果Rc为20％以上，则Rs为85％以上，可得到高反射率，因此优选。

此外，关于Tp×Rs特性，如图27的(d)所示，如果Rc为25％以上且80％以下，则Tp×Rs为70％以上，可以得到优异的Tp×Rs特性，因此优选。进而，如果Rc为30％以上70％以下，则Tp×Rs为72％以上、如果Rc为30％以上60％以下，则Tp×Rs为75％以上，可以得到更优异的Tp×Rs特性，因此更优选。进而，如果Rc为40％以上50％以下，则Tp×Rs为77％以上，可以得到更优异的Tp×Rs特性，因此特别优选。

此外，关于对比度CR，如图27的(e)所示，Rc只要为20％以上即可，但如果Rc为30％以上，则可得到100以上的优异的CR，因此优选。此外，如果Rc为40％以上，则可得到200以上的优异的CR，因此更优选。

(实施例7)

接着，参照图28说明本发明的实施例7。在实施例7中，验证了覆盖凸条部22侧面22b的反射膜30的厚度Ds(反射膜30的侧面厚度Ds)、入射角度θ和偏振元件1的偏振特性的关系。

如图28的(a)所示，制作了实施例7的偏振元件1的模型。实施例7的模型与上述实施例1的模型相同。凸条部22的剖面形状为梯形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。实施例7的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，具有上述特殊的树木形状。在实施例7中，使反射膜30侧面厚度Ds在17.5～25nm的范围内阶段性地变更，并使入射角度θ在0～60°的范围内阶段性地变更。

实施例7的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:45nm、55nm、60nm

H:220nm

Hx:99nm

Dt:35nm(最大值)

Ds:17.5nm、22.5nm、25nm(最大值)

Rc:45％

Rr:55％

θ:0～+60°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作的实施例7的偏振元件1的模型，变更反射膜30的侧面厚度Ds和入射角度θ进行模拟，分别计算Tp、Rs、Tp×Rs。入射角θ在0～+60°的范围内，每隔15°阶段性地变更。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs与Dt的关系如图28的(b)～(d)的图表所示。

如图28所示，可知即使在使反射膜30的侧面厚度Ds在17.5～25nm的范围阶段性地变化的情况下，对于0°～+60°的宽入射角度θ的斜入射光，偏振元件1也具有良好的偏振特性(Tp、Rs、Tp×Rs)。特别是，可知对于+45°入射角度θ的斜入射光，发挥非常优异的偏振特性。

具体而言，关于Tp，如图28的(b)所示，即使Ds在17.5～25nm范围内变化，如果θ为+30°～+60°的范围，则Tp为75％以上，可得到高透射率，因此优选。进而，如果θ为+45°，则Tp为85％以上，可得到最高的透射率，因此更优选。

此外，关于Rs，如图28的(c)所示，在0°～+60°的宽入射角度θ的范围内，Rs为85％以上，可得到高反射率，因此优选。

此外，关于Tp×Rs特性，如图28的(d)所示，即使Ds在17.5～25nm范围内变化，如果θ在+30°～+60°范围内，则Tp×Rs为70％以上，可以得到优异的Tp×Rs特性，因此优选。进而，如果θ为+45°，则Tp×Rs为76％以上，可以得到最优异的Tp×Rs特性，因此更优选。此外，对于45°±15°范围的入射角度θ的斜入射光，Tp×Rs特性的平衡良好。因此，在使用实施例7的偏振元件1作为偏振分束器来投影图像的情况下，从观察者的角度来看，显示图像的亮度的平衡良好，作为影像状态也良好。

(实施例8)

接着，参照图29说明本发明的实施例8。在实施例8中，验证了使覆盖凸条部22的反射膜30偏向一侧时的偏向比率与偏振元件1的偏振特性的关系。

如图29的(a)所示，制作了实施例8的偏振元件1的模型。实施例8的模型除了使反射膜30偏向凸条部22的一侧这一点以外，与上述实施例1的模型相同。凸条部22的剖面形状为梯形，是越朝向凸条部22的前端22a越细的头细形状。实施例8的栅格(组合了凸条部22和反射膜30的结构体)与实施例1同样，具有上述特殊的树木形状。

在实施例8中，关于凸条部22的左侧的侧面22b，将覆盖该侧面22b的反射膜30的侧面厚度Ds(左侧)固定在22.5nm，将覆盖范围的高度Hx(左侧)固定在99nm，将覆盖率Rc(左侧)固定在45％。另一方面，使覆盖凸条部22右侧的侧面22b的反射膜30的侧面厚度Ds(右侧)在0～22.5nm的范围内阶段性地变更。与此相应，关于凸条部22右侧的侧面22b，使该右侧的侧面22b的覆盖范围的高度Hx(右侧)在0～99nm的范围内阶段性地变更，使覆盖率Rc(右侧)在0～45％的范围内阶段性地变更。其结果，栅格最大宽度W_MAX在32.5～55nm的范围内阶段性地变化。

此外，在实施例8中，作为入射角度θ，使用了从相对于凸条部22左侧倾斜方向入射的+方向的入射角度(θ＝0°～+60°)和从相对于凸条部22右侧倾斜方向入射的-方向的入射角度(θ＝0°～-60°)的两个方向。

实施例8的偏振元件1的模型的各部分的尺寸及形状如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:32.5nm、37.5nm、47.5nm、55nm

H:220nm

Hx(左侧):99nm

Hx(右侧):0～99nm

Dt:35nm(最大值)

Ds(左侧):22.5nm(最大值)

Ds(右侧):0nm、5nm、10nm、22.5nm(最大值)

Rc(左侧):45％

Rc(右侧):0％、22％、33％、45％

Rr(左侧):55％

Rc(右侧):100％、78％、67％、55％

θ(左侧): 0～+60°

θ(右侧): 0～-60°

λ:430～680nm

之后，对于如上所述制作的实施例8的偏振元件1的模型，变更与反射膜30左侧的侧面22b相关的Ds(右侧)、Rc(右侧)进行模拟，分别计算Tp、Rs、Tp×Rs、CR。入射角θ在0～+60°的范围内，每隔15°阶段性地变更。如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs、CR与Dt的关系如图29的(b)～(e)的图表所示。

如图29所示，可知即使在使反射膜30偏向凸条部22一侧的情况下、即栅格左右不对称的情况下，偏振元件1也具有良好的偏振特性(Tp、Rs、Tp×Rs、CR)。

具体地，关于Tp，如图29的(b)所示，即使在从+方向或-方向的任一方向使斜入射光入射到反射膜30偏向的栅格的情况下，Tp(+)和Tp(-)两者都为85％以上，在栅格的两侧都得到高透射率。在该情况下，Tp(+)和Tp(-)的差为3％以下，确认了根据斜入射光的入射方向，Tp(+)和Tp(-)之间不产生显著差。

此外，关于Rs，如图29的(c)所示，即使在从+方向或-方向的任一方向使斜入射光入射到反射膜30偏向的栅格的情况下，Rs(+)及Rs(-)两者都为85％以上，在栅格的两侧都能够得到高反射率。

此外，关于Tp×Rs特性，如图29的(d)所示，即使在从+方向或-方向的任一方向使斜入射光入射到反射膜30偏向的栅格的情况下，Tp×Rs也达到75％以上，得到了优异的Tp×Rs特性。

此外，关于对比度CR，如图29的(e)所示，即使在从+方向或-方向的任一方向使斜入射光入射到反射膜30偏向的栅格的情况下，也得到了优异的CR。进而，优选Ds(右侧)为5nm以上，覆盖率(左侧)为22％以上，由此得到了100以上的优异的CR。此外，更优选Ds(右侧)为10nm以上，覆盖率(左侧)为33％以上，由此得到150以上的更优异的CR。

(反射膜的形状的验证结果:实施例9、现有例4)

接着，参照图30及图31，将本发明的实施例9(反射膜30为圆形)与现有例4(反射膜30为方形)进行比较，对验证了覆盖凸条部22的反射膜30的形状与偏振元件1的偏振特性的关系的结果进行说明。

如图30及图31所示，制作了实施例9的偏振元件1的模型和现有例4的偏振元件1的模型。

实施例9的偏振元件1的模型与上述实施例1的模型同样，具有特殊的树木形状(参照图21等)。实施例9的偏振元件1的栅格具有:基部21、具有梯形的剖面形状的凸条部22和覆盖该凸条部22的顶部(前端22a及侧面22b的上部侧)的反射膜30。但是，实施例9的偏振元件1的模型与上述实施例1的模型相比，反射膜30的凸条部22的两个侧面22b的覆盖率Rc不同，实施例9的覆盖率Rc为45％。实施例9的反射膜30具有将凸条部22的顶部圆形地覆盖并包裹的形状。实施例9的反射膜30的表面为具有向外侧膨胀的圆形的大致椭圆状，在凸条部22的宽度方向(X方向)上鼓出。该实施例9的反射膜30的表面为圆滑地弯曲的曲面形状，不具有棱角的角部或台阶部。以下，将实施例9的反射膜30称为圆形的反射膜。

另一方面，现有例4的偏振元件1的模型与实施例9的模型相比，反射膜30的形状不同。现有例4的反射膜30为方型形状，在反射膜30的顶部的左右两端具有棱角的两个角部，与上述实施例9的反射膜30那样的带有圆形的鼓出形状(圆形的反射膜)不同。以下，将比较例4的反射膜30称为方型的反射膜。此外，该现有例4的偏振元件1的模型相当于上述专利文献7所公开的线栅型偏振片。

这样，现有例4与实施例9相比，反射膜30的形状不同，但除此之外的要素与实施例9相同。

实施例9和现有例4的偏振元件1的模型中共通的各部分的尺寸如下。

P:144nm

W_T:19nm

W_M:32.5nm

W_B:46nm

W_MAX:55nm

H:220nm

Hx:99nm

Dt:35nm(最大值)

Ds:22.5nm(最大值)

Rc:45％

Rr:55％

θ:0°～+60°

λ:430～680nm

对于如上所述制作的实施例9和现有例4的偏振元件1的模型，变更入射角度θ进行模拟，分别计算Tp、Rs及Tp×Rs。入射角θ为0°～+60°。

如上所述计算出的Tp、Rs、Tp×Rs与θ的关系如图30的(b)～(d)的图表所示。

如图30所示，在实施例9中，入射角度θ在0°～60°的宽范围内，确保78％以上的非常高的值Tp。其结果是，可知对于大且宽范围(30°～60°)的入射角度θ的斜入射光，能够确保73％以上的高Tp×Rs，具有优异的偏振分离特性(Tp×Rs特性)。特别是θ＝在45°的情况下，Tp是非常高的值87％，Tp×Rs的值也是非常高的值，为78％。因此，可知实施例9的偏振元件1对于45°及其周围的入射角度θ的斜入射光，能够发挥显著优异的透射性和偏振分离特性。

进而，从图30所示的实施例9与现有例4的比较结果可知，在现有例4中，在θ>30°的范围内，随着入射角度θ变大，Tp和Tp×Rs降低，特别是在θ>45°的范围内，Tp和Tp×Rs急剧下降。

与此相对，在实施例9中，在0°≤θ≤45°的范围内，随着θ变大，Tp和Tp×Rs反而上升，能够维持Tp和Tp×Rs的高值。进而，在实施例9中，在45°<θ≤60°范围内，即使θ变大，Tp和Tp×Rs的降低程度与现有例4相比被大幅度抑制，能够维持Tp及Tp×Rs的高值。特别是在θ＝45°的情况下，与现有例4的情况相比，实施例9可以得到高5％以上的Tp和Tp×Rs。此外，在θ＝60°的情况下，与现有例4的情况相比，实施例9可以得到高7％以上的Tp和Tp×Rs。这样，在实施例9中，大且宽入射角度θ的范围(30°～60°，特别是45°～60°)中，能够获得显著优异的透射性(透射率Tp)和Tp×Rs特性。

此外，关于Rs，与现有例4相比，实施例9能够得到没有显著差异的高反射率。

此外，关于作为偏振分束器(PBS)所要求的Tp×Rs特性，实施例9优于现有例4，能够在入射角度θ＝45°时获得最高的Tp×Rs特性。此外，即使在入射角度θ＝30°～60°的范围内，实施例9也能够得到比现有例4更好的特性，对于大且宽范围的入射角度θ的斜入射光，与现有例4相比，Tp×Rs特性优异。此外，在实施例9中，对于在45°±15°范围内的入射角度θ的斜入射光，Tp×Rs特性的平衡良好。因此，在使用实施例9的偏振元件1作为偏振分束器来投影图像的情况下，从观察者的角度来看，显示图像的亮度的平衡良好，作为影像状态也良好。

这样，可知在将偏振元件1作为偏振分束器使用的情况下，实施例9与现有例4相比，对于30°～60°的大且宽范围的入射角度θ的斜入射光，特别是对于45°的斜入射光，P偏振光的透射性(透射率Tp)和偏振分离特性(Tp×Rs特性)显著优异。因此，可以说对于斜入射光，能够充分满足偏振分束器所要求的偏振分离特性。

如上所述，具有圆型的反射膜30的实施例9与具有方型的反射膜30的现有例4相比，对于斜入射光的入射角度θ的依赖性低，斜入射光的透射性和作为偏振分束器的偏振分离特性(Tp×Rs特性)优异。下面参照图31说明该理由。

如图31所示，线栅偏振元件1中的入射光的透射率基本上由有效的栅格宽度W_A与间隙宽度W_G之比(W_G/W_A)决定。栅格宽度W_A是与入射光的行进方向垂直的方向上的一个反射膜30的宽度，间隙宽度W_G是与入射光的行进方向垂直的方向上的相邻的两个反射膜30的间隙的宽度。反射膜30占栅格结构体20的1个间距的宽度(金属栅格部的宽度)越小，由该小宽度的反射膜30反射的入射光越少，所以入射光的透射率越大。

这里，如图31所示，考虑在入射光从偏振元件1的倾斜方向入射的情况下(即θ>0°的情况)。在这种情况下，在反射膜30为圆型的实施例9中，与反射膜30为方型的现有例4相比，从倾斜方向观察到的有效的栅格宽度W_A变小，从倾斜方向观察到的间隙宽度W_G变大。因此，在斜入射光入射到偏振元件1的情况下，实施例9的透射率Tp比现有例4的透射率Tp高。其结果，实施例9的Tp×Rs特性优于现有例4。例如，可知斜入射光的入射角度θ为45°时，实施例9的透射率Tp和Tp×Rs分别比现有例4高出约5％，θ为60°时，实施例9的透射率Tp和Tp×Rs分别比现有例4高出约7％(参照图30的(b)(d))。

根据以上理由，具有圆型的反射膜30的实施例9与具有方型的反射膜30的现有例4相比，对于斜入射光的入射角度θ的依赖性低，可以说斜入射光的透射性和作为偏振分束器的偏振分离特性(Tp×Rs特性)优异。

(散热性的验证结果)

接着，将由本发明的实施例的无机材料和有机材料构成的混合型的线栅偏振元件1和由现有例的有机材料构成的薄膜型的线栅偏振元件进行比较，对验证了偏振元件1的散热性的结果进行说明。

如上所述，根据上述本实施方式的线栅偏振元件1，基板10由耐热性非常优异的玻璃等无机材料构成。此外，设置在基板10上的栅格结构体20的基部21和多个凸条部22由具有耐热性的有机材料一体形成。这样，本实施方式的线栅偏振元件1是组合了有机材料和无机材料的混合型的偏振元件。因此，由于偏振元件1整体的热阻R[m²·K/W]小，能够有效地使热从栅格结构体20向基板10释放，因此认为散热性优异。

另一方面，现有例的薄膜型的线栅偏振元件主要由有机材料构成，因此耐热性(100℃左右)低。此外，由于由基板(基膜)、双面胶带(OCA)及栅格结构体构成的有机材料层的总厚度变大，因此可以认为该有机材料层的热阻R也变大。

因此，本实施方式的混合型的线栅偏振元件1与由有机材料构成的现有的薄膜型的偏振元件(耐热性:100℃左右)相比，耐热性及散热性优异，例如具有达到200℃左右的高温环境下的耐热性。因此，可以认为本实施方式的混合型的线栅偏振元件1在实现优异的偏振特性的同时，能够发挥良好的散热特性。

因此，实际制作了本发明的混合型的线栅偏振元件的实施例和现有例的薄膜型的线栅偏振元件，并验证了它们的热阻R、散热性。

表1示出一般的基材材料的种类和热导率λ[W/m·K]。表2关于本发明实施例的混合型的线栅偏振元件1和现有例的薄膜型的线栅偏振元件，示出由有机材料(PMMA)构成的各层的厚度、由有机材料(PMMA)构成的多层整体的厚度(总厚度D_ALL)、热阻R[m²·K/W]。

[表1]

表1

[表2]

表2

如表2所示，在实施例的混合型的偏振元件1中，构成栅格结构体20的基部21及凸条部22由有机材料形成，基板由无机材料形成。另一方面，在现有例的薄膜型的偏振元件中，基板、构成栅格结构体的基部、用于粘接该基部和基板的双面胶带全部由有机材料形成。这里，作为有机材料，使用PMMA(Poly Methyl Methacrylate)。其结果，实施例的混合型偏振元件1的PMMA材料的总厚度D _ALL为30200[nm]。另一方面，现有例的薄膜型的偏振元件的PMMA材料的总厚度D _ALL为255000[nm]，与实施例的D _ALL相比大幅度增大。

如表1所示，PMMA的热导率λ是0.21[W/m·K]。热阻R将“材料的厚度D_ALL”除以“热导率λ而得到」(R＝D _ALL/λ)。因此，实施例的混合型的偏振元件1的栅格结构体20的热阻R为0.000144[m²·K/W]。另一方面，现有例的薄膜型的偏振元件的热阻R为0.001214[m²·K/W]。

因此，通过使用本发明的实施例的混合型的偏振元件1，与现有例的薄膜型的偏振元件相比，能够将由PMMA材料构成的栅格结构体20的热阻R的值降低到约1/8.4。因此，根据本发明的实施例的混合型偏振元件1，能够使由有机材料(例如PMMA)构成的栅格结构体20的热经由由耐热性和散热性比无机材料优异的无机材料构成的基板10向外部有效地释放而散热。因此，本发明实施例的混合型的偏振元件1与现有例相比，具有非常优异的耐热性和散热性。

此外，在上述实施例中，作为栅格结构体20的材料使用了PMMA，但并不限定于上述示例，作为本发明的栅格结构体的材料，也可以使用PMMA以外的各种有机材料。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于上述的示例。只要是具有本发明所属技术领域的通常知识的人，在权利要求书所记载的技术思想的范畴内，显然能够想到各种变更例或修正例，这些当然也理解为属于本发明的技术范围。

产业上的可利用性

根据本实施方式，能够提供具有良好的偏振特性、不会导致散热性、制造时的成本恶化、对宽范围的入射角度的光的透射性优异的偏振元件及偏振元件的制造方法。此外，根据本实施方式，能够提供偏振特性及耐热性优异的投影显示装置及具备该投影显示装置的车辆。

标号说明

1线栅偏振元件

2光源

3显示元件

4反射器

5显示面

6盖部

10 基板

20 栅格结构体

21 基部

22 凸条部

23 栅格结构体材料

24 凹部

30 反射膜

40 保护膜

50 散热部件

60 原盘

61 原盘用基材

62 原盘用金属膜

63 凸部

64 脱模膜涂层

65 凹槽

70 抗蚀剂掩模

80 金属膜

100 平视显示器装置

200 投影显示装置

210 光源

220 PS转换器

230 偏振分束器

240 反射型液晶显示元件

250 透镜

260 光吸收体

TS 基板的厚度

TB 基部的厚度

P凸条部的间距

H凸条部的高度

Hx反射膜覆盖凸条部侧面的高度范围

Ds 反射膜的侧面厚度

Dt 反射膜的前端厚度

W_MAX覆盖并包裹凸条部的反射膜的最大宽度(栅格最大宽度)

W_B凸条部的底部的宽度(栅格底部宽度)

W_T凸条部的顶部的宽度(凸条部顶部宽度)

W_A 有效栅格宽度

W_G 间隙宽度

Claims (21)

1.一种线栅偏振元件，其为由无机材料和有机材料构成的混合型的线栅偏振元件，其特征在于，具备：

基板，其由无机材料构成；

栅格结构体，其由有机材料构成并设置在所述基板上的基部和从所述基部突出的多个凸条部一体形成；以及

功能膜，其由金属材料构成，并覆盖所述凸条部的一部分，

所述凸条部具有随着远离所述基部而宽度变窄的头细形状，

所述功能膜覆盖并包裹所述凸条部的前端及至少一个侧面的上部侧，且不覆盖所述凸条部的两侧面的下部侧及所述基部，

覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的表面具有圆形而向所述凸条部的宽度方向鼓出，覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的最大宽度(W_MAX)为从所述凸条部的底部到所述凸条部的高度的20％上部的位置处的所述凸条部的宽度(W _B)以上。

2.根据权利要求1所述的线栅偏振元件，其特征在于，

当所述功能膜的所述凸条部的侧面的覆盖率(Rc)为所述凸条部侧面中被所述功能膜覆盖的部分的高度(Hx)与所述凸条部的高度(H)的比率时，

所述覆盖率(Rc)为25％以上80％以下。

3.根据权利要求2所述的线栅偏振元件，其特征在于，

所述覆盖率(Rc)为30％以上70％以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

相对于所述线栅偏振元件的入射角度为45°的入射光的透射轴透射率(Tp)与反射轴反射率(Rs)的积(Tp×Rs)为70％以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

所述凸条部的高度(H)为160nm以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

覆盖所述凸条部的前端的所述功能膜的厚度(Dt)为5nm以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

覆盖所述凸条部的侧面的所述功能膜的厚度(Ds)为10nm以上30nm以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

所述基部的厚度(TB)为1nm以上。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

与所述线栅偏振元件的反射轴方向正交的剖面中的所述凸条部的剖面形状是随着远离所述基部而宽度变窄的梯形、三角形、吊钟形或椭圆形。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

还具备以至少覆盖所述功能膜的表面的方式而形成的保护膜。

11.根据权利要求10所述的线栅偏振元件，其特征在于，

所述保护膜包括防水性涂层或防油性涂层。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

所述功能膜还具有电介质膜。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

在θ为30°以上60°以下情况下，

相对于所述线栅偏振元件的入射角度为+θ的入射光的透射轴透射率(Tp(+))与入射角度为-θ的入射光的透射轴透射率(Tp(-))之差在3％以内。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

所述功能膜是反射入射光的反射膜。

15.根据权利要求1～14中任一项所述的线栅偏振元件，其特征在于，

所述线栅偏振元件是将斜入射光分离为第一偏振光和第二偏振光的偏振分束器。

16.一种线栅偏振元件的制造方法，所述线栅偏振元件是由无机材料和有机材料构成的混合型的线栅偏振元件，其特征在于，包括：

在由无机材料构成的基板上形成由有机材料构成的栅格结构体材料的工序；

通过对所述栅格结构体材料实施纳米压印，形成设置在所述基板上的基部与从所述基部突出的多个凸条部被一体形成的栅格结构体的工序；以及

使用金属材料形成覆盖所述凸条部的一部分的功能膜的工序，

在形成所述栅格结构体的工序中，形成具有随着远离所述基部而宽度变窄的头细形状的所述凸条部，

在形成所述功能膜的工序中，以如下方式形成所述功能膜，

所述功能膜覆盖并包裹所述凸条部的前端及至少一个侧面的上部侧，且不覆盖所述凸条部的两侧面的下部侧及所述基部，覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的表面具有圆形并向所述凸条部的宽度方向鼓出，覆盖并包裹所述凸条部的所述功能膜的最大宽度(W_MAX)为从所述凸条部的底部到所述凸条部的高度的20％上部的位置处的所述凸条部的宽度(W_B)以上。

17.根据权利要求16所述的线栅偏振元件的制造方法，其特征在于，

在形成所述功能膜的工序中，通过溅射或蒸镀法，从多个方向交替地在所述凸条部上成膜。

18.一种投影显示装置，其特征在于，具备：

光源；

偏振分束器，其配置为来自所述光源入射光以包含45°的规定范围的入射角度入射，并将所述入射光分离为第一偏振光和第二偏振光；

反射型液晶显示元件，其配置为入射由所述偏振分束器反射的所述第一偏振光或透过了所述偏振分束器的所述第二偏振光，并对入射了的所述第一偏振光或所述第二偏振光进行反射和调制；以及

透镜，其配置为由所述反射型液晶显示元件反射及调制后的所述第一偏振光或所述第二偏振光通过所述偏振光分束器入射，

所述偏振分束器由权利要求1～15中任一项所述的线栅偏振元件构成。

19.根据权利要求18所述的投影显示装置，其特征在于，

所述规定范围的入射角度为30°以上60°以下。

20.根据权利要求18或19所述的投影显示装置，其特征在于，

在所述线栅偏振元件的周围设置有散热部件。

21.一种车辆，其特征在于，

具备权利要求18～20中任一项所述的投影显示装置。