JP2006330221A - 偏光子 - Google Patents
偏光子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006330221A JP2006330221A JP2005151871A JP2005151871A JP2006330221A JP 2006330221 A JP2006330221 A JP 2006330221A JP 2005151871 A JP2005151871 A JP 2005151871A JP 2005151871 A JP2005151871 A JP 2005151871A JP 2006330221 A JP2006330221 A JP 2006330221A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarizer
- substrate
- metal
- height
- grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
【課題】 偏光分離特性が高く安価に製造できる偏光子を提供する。
【解決手段】 基板1上に金属からなる微細格子2が形成されてなる偏光子において、基板1は表面に断面略山形形状で所定高さの突起部3を所定ピッチで多数有し、各突起部3には断面略山形を構成する一方の斜面3bに金属層4が設けられて微細格子2を形成すると共に、金属層4のピッチは使用光の波長の1/2以下で高さは使用光の波長の1/5以上とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 基板1上に金属からなる微細格子2が形成されてなる偏光子において、基板1は表面に断面略山形形状で所定高さの突起部3を所定ピッチで多数有し、各突起部3には断面略山形を構成する一方の斜面3bに金属層4が設けられて微細格子2を形成すると共に、金属層4のピッチは使用光の波長の1/2以下で高さは使用光の波長の1/5以上とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、入射した光の偏光を制御する偏光子に関し、特に回折現象により光の偏光を制御する偏光子に関する。
従来から可視光域またはその近傍における偏光子は、ディスプレイや光ピックアップなど広範囲に応用され、高性能かつ低コスト化が望まれている。偏光子の原理としては、微細金属による吸収異方性を利用するものや、金属格子の高さと周期の厳密な関係による回折現象を利用するものなどが知られている。
このうち、吸収異方性を利用するものは、1層では消光比が低いために、多層構成とする必要がある。また、吸収を利用しているので、透過光については良好な偏光特性を得られるものの、反射光については偏光特性を利用することはできない。一方、回折現象を利用するものは、1層のみでも良好な偏光特性を得ることができると共に、反射光についても高い消光比を得ることができる。回折現象を利用した偏光子としては、例えば特許文献1に挙げるようなものがある。
特表2003−502708号公報
しかし、回折現象を利用した偏光子は、極めて微細な金属格子のピッチ及び高さを精度よく加工することが必要であり、加工が困難であった。図6には、従来の偏光子の表面付近拡大断面図を示している。この図に示すように従来の偏光子は、基板100上に所定高さの金属層102を所定ピッチで多数配列した金属格子101を有してなるものである。
図6に示す偏光子は、使用光の波長を500nm、金属格子101を構成する金属層102のピッチを0.14μmとしている。このような偏光子の金属格子101の高さ依存性を図7に示している。図7(a)はTM波について、図7(b)はTE波についての偏光分離特性を示している。なお、TM波は電界ベクトルが格子配列と直交する方向、TE波は電界ベクトルが格子配列と平行な方向の偏光を指している。
図7(a)に示すように、TM波については、金属格子101の高さを大きくするほど、良好な特性を得ることができる。一方で図7(b)に示すように、TE波については、偏光分離特性が金属格子101の高さによって周期的に変化する。したがって、良好な特性を得るためには、金属格子101の高さを極めて精度よく形成する必要がある。図6に示す偏光子の場合、図7によれば充分な性能を得るための許容誤差は20nm程度となる。
従来の偏光子は、基板上にホトリソグラフィ及びエッチング加工により微細な金属格子を形成していたが、許容誤差が20nm程度であると、加工に高価な装置を用いる必要があり、加工コストが高くなる。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、偏光分離特性が高く安価に製造できる偏光子を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る偏光子は、基板上に金属からなる微細格子が形成されてなる偏光子において、
上記基板は表面に断面略山形形状で所定高さの突起部を所定ピッチで多数有し、各突起部には断面略山形を構成する一方の斜面に金属層が設けられて上記微細格子を形成すると共に、上記金属層のピッチは使用光の波長の1/2以下で高さは使用光の波長の1/5以上であることを特徴として構成されている。
上記基板は表面に断面略山形形状で所定高さの突起部を所定ピッチで多数有し、各突起部には断面略山形を構成する一方の斜面に金属層が設けられて上記微細格子を形成すると共に、上記金属層のピッチは使用光の波長の1/2以下で高さは使用光の波長の1/5以上であることを特徴として構成されている。
また、本発明に係る偏光子は、上記金属層はアルミニウムまたは銀からなることを特徴として構成されている。
さらに、本発明に係る偏光子は、上記基板はその両側表面に上記微細格子を有してなることを特徴として構成されている。
さらにまた、本発明に係る偏光子は、上記微細格子を片側または両側表面に有する基板を複数枚積層して構成したことを特徴として構成されている。
本発明に係る偏光子によれば、基板は表面に断面略山形形状で所定高さの突起部を所定ピッチで多数有し、各突起部には断面略山形を構成する一方の斜面に金属層が設けられて微細格子を形成すると共に、金属層のピッチは使用光の波長の1/2以下で高さは使用光の波長の1/5以上であることにより、回折現象を利用した偏光子を金型による転写技術を用いて低コストに製造することができ、また可視光域において充分な偏光分離特性を得ることができる。
また、本発明に係る偏光子によれば、金属層はアルミニウムまたは銀からなることにより、偏光分離特性をさらに容易に確保することができる。
さらに、本発明に係る偏光子によれば、基板はその両側表面に微細格子を有してなることにより、基板の両側で消光比を累乗してより高い偏光分離特性を得ることができる。
さらにまた、本発明に係る偏光子によれば、微細格子を片側または両側表面に有する基板を複数枚積層して構成したことにより、複数の基板の表面により消光比を累乗してさらに高い偏光分離特性を得ることができる。
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。本実施形態における偏光子は、透明な光学用樹脂からなる基板1上に微細な金属層4を所定高さ、所定ピッチで多数配列した金属格子2を有してなるものである。基板1の材料としては、PMMA、PC、PET、その他汎用の透明樹脂材料を用いることができる。図1には、本実施形態における偏光子の表面付近拡大断面図を示している。
図1に示すように基板1は、表面に断面略山形形状の突起部3を多数有している。突起部3は、長手方向に略同じ断面形状となる直線状に形成される。また突起部3は、金属格子2と略同じ高さで略同じピッチに形成されており、頂部3aを中心に左右に傾斜面3b、3bを有してなっている。
各突起部3の片側の傾斜面3bには、アルミニウムを堆積した金属層4がそれぞれ設けられている。金属層4は、全ての突起部3について同じ側の傾斜面3bに設けられる。金属層4が所定ピッチ及び所定高さの突起部3の傾斜面3bに設けられていることにより、所定ピッチ及び所定高さを有する金属格子2を構成している。
なお、本実施形態では金属層4にアルミニウムを用いているが、この他にも銀や金、さらには銅などを用いることもできる。また、基板1の表面形状は、本実施形態のように鋭角の頂部3aを有する断面略山形形状としているが、部分的に頂部3aが曲線状の正弦波状としても、所要の実用的な特性を確保することは可能である。
本実施形態の偏光子は、使用波長を可視光域である400〜700nmと設定する。図2には、金属格子2の格子高さに対する偏光分離特性を示している。図2(a)はTM波について、図2(b)はTE波について、光の透過・反射特性をそれぞれ示している。図2においては、金属格子2のピッチを0.14μmに固定し、500nmの波長を有する光を入射角0°で入射させた場合の特性を示している。また、金属層4の厚さは、ピッチの15%の大きさに相当する21nmとしている。
図2(a)に示すように、TM波については、格子高さを大きくするほど反射効率が上昇し、透過効率が低下して偏光分離特性が良好になる。また、図2(b)に示すように、TE波については、格子高さが小さい領域での違いはあるものの、概ね格子高さを大きくするほど反射効率が低下し、透過効率が上昇して偏光分離特性が良好になる。図2より、格子高さが0.15μmでは90%以上の偏光分離効率を、格子高さが0.2μm以上であれば概ね95%以上の偏光分離効率を得ることができると言える。
本発明の偏光子は、図6に示す従来の偏光子の場合と比べて、TE波において偏光分離特性の周期変化がほとんど見られないので、格子高さが一定以上であれば若干の誤差があっても偏光分離特性は大きく変化しない。したがって、許容誤差を大きく取ることができる。
図3には、金属格子2のピッチに対する偏光分離特性を示している。図3(a)はTM波について、図3(b)はTE波について、光の透過・反射特性をそれぞれ示している。図3においては、金属格子2の高さを0.2μmに固定し、500nmの波長を有する光を入射角0°で入射させた場合の特性を示している。また、金属層4の厚さは、図2の場合と同様、21nmである。
図3(a)に示すように、TM波については、金属格子2のピッチを小さくするほど反射効率が上昇し、透過効率が低下して偏光分離特性が良好になる。また、図3(b)に示すように、TE波については、金属格子2のピッチが大きい領域での違いはあるものの、概ね金属格子2のピッチを小さくするほど反射効率が低下し、透過効率が上昇して偏光分離特性が良好になる。図3より、金属格子2のピッチが0.2μmで80%以上の偏光分離効率を、金属格子2のピッチが0.15μm以下であれば概ね95%以上の偏光分離効率を得ることができると言える。
図4には、使用光の波長に対する偏光分離特性を示している。図4(a)はTM波について、図4(b)はTE波について、光の透過・反射特性をそれぞれ示している。この図においては、金属格子2の高さを0.2μmに、金属格子2のピッチを0.14μmに、それぞれ固定すると共に、光を入射角0°で入射させた場合の特性を示している。この図に示すように、波長を可視光域である400nmから700nmまで変化させても、偏光分離特性にはほとんど影響がなく、良好な偏光分離を得ることができる。
このように本発明の偏光子は可視光域における波長依存性が少ないので、図2及び図3により、金属格子2の高さを0.15μm以上で、金属格子2のピッチを0.2μm以下とすることで、可視光域の光においては充分な偏光分離効率を得ることができる。したがって、400nmから700nmの範囲の波長に対しては、金属格子2の高さを最大波長である700nmの概ね1/5以上とし、金属格子2のピッチを最小波長である400nmの概ね1/2以下とすることで、回折現象を利用した偏光子として充分な特性を得ることができる。
また、金属層4の厚さは、上述のようにピッチの15%の大きさに相当する21nmとしているが、これをピッチの10%の大きさに相当する14nmとすると、TM波の格子高さ依存性が若干緩慢な立ち上がりとなるため、21nmの場合と同様の特性を得るためには、金属格子2の高さを高めに設定する必要がある。このように、金属層4の厚さは金属格子2のピッチの10%以上とすることが望ましい。
金属格子2の表面には、金属層4の耐環境性を高めるために、表面保護層(図示しない)を付加することもできる。表面保護層は誘電体薄膜で構成することができ、3nm程度の薄さとすることで、偏光分離特性にほとんど影響を与えることなく、金属層4の耐環境性を高めることができる。
次に、本実施形態における偏光子の製造方法について説明する。図5には本実施形態における偏光子の製造工程を表した図を示している。図5(a)は、基板1の形成について示している。この図に示すように、基板1は突起部3の反転した形状を有する金型10から突起部3を表面に転写されることにより形成される。金型10から基板1に対する表面形状の転写は、射出成形や光硬化法、または熱プレス法などを適用することができる。
表面に微細な形状を有した金型10は、金属基板に対してダイヤモンドバイトにより直接切削加工することで形成することができる。また、シリコンの基板について異方性エッチングをなして、頂部を鋭角状としたV溝を形成し、これからニッケル電鋳によりニッケルの金型を形成することもできる。さらに、溝形状を高アスペクト比とする場合には、EB法によりレジストを加工してグレースケールマスクを形成し、シリコン基板をエッチングしてマスター基板を形成し、このマスター基板からニッケル電鋳によりニッケルの金型を形成する。
図5(b)は、突起部3を形成された基板1に対する金属層4の形成について示している。この図に示すように、金属層4の形成は、基板1の表面に対してアルミニウムを蒸着させることで行う。突起部3を構成する2つの傾斜面3b、3bのうち、一方の傾斜面3bだけにアルミニウムを蒸着させるには、基板1を蒸着源からの粒子の流れに対して斜めに設置することによる斜め蒸着法を用いている。この場合、突起部3を構成する傾斜面3bの傾斜角に合わせて、基板1の設置角度と蒸着源の配置を適正化することで、一方の傾斜面3bだけにアルミニウムを蒸着させ、金属層4を形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用はこの実施形態に限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。本発明の偏光子においては、金型10を一定領域毎に移動させながら順次、微細形状を基板1に転写するようにすることで、金型10の大きさに限定されずより大面積の偏光子を製造することもできる。この場合において、基板1を可堯性を有するフィルム状とすることで、離型性をよくすることもできる。また、突起部3の形状が断面略山形形状であることにより、金型10を円筒状にすることにより、これを回転させながら基板1の表面に金属格子2の形状を転写することもできる。
1 基板
2 金属格子
3 突起部
3a 頂部
3b 傾斜面
4 金属層
2 金属格子
3 突起部
3a 頂部
3b 傾斜面
4 金属層
Claims (4)
- 基板上に金属からなる微細格子が形成されてなる偏光子において、
上記基板は表面に断面略山形形状で所定高さの突起部を所定ピッチで多数有し、各突起部には断面略山形を構成する一方の斜面に金属層が設けられて上記微細格子を形成すると共に、上記金属層のピッチは使用光の波長の1/2以下で高さは使用光の波長の1/5以上であることを特徴とする偏光子。 - 上記金属層はアルミニウムまたは銀からなることを特徴とする請求項1記載の偏光子。
- 上記基板はその両側表面に上記微細格子を有してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光子。
- 上記微細格子を片側または両側表面に有する基板を複数枚積層して構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005151871A JP2006330221A (ja) | 2005-05-25 | 2005-05-25 | 偏光子 |
US11/408,865 US20060274415A1 (en) | 2005-05-25 | 2006-04-21 | Inexpensive polarizer having high polarization characteristic |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005151871A JP2006330221A (ja) | 2005-05-25 | 2005-05-25 | 偏光子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006330221A true JP2006330221A (ja) | 2006-12-07 |
Family
ID=37493856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005151871A Withdrawn JP2006330221A (ja) | 2005-05-25 | 2005-05-25 | 偏光子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060274415A1 (ja) |
JP (1) | JP2006330221A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007058814A1 (de) | 2006-12-07 | 2008-07-17 | Ishikawa Gasket Co., Ltd. | Metalldichtung und Verfahren zum Herstellen derselben |
JP2008529053A (ja) * | 2005-06-13 | 2008-07-31 | エルジー・ケム・リミテッド | 伝導性層のパターニング方法、それを用いた偏光素子の製造方法、およびその方法によって製造された偏光素子 |
JP2011191766A (ja) * | 2005-06-13 | 2011-09-29 | Lg Chem Ltd | 伝導性層のパターニング方法、それを用いた偏光素子の製造方法、およびその方法によって製造された偏光素子 |
CN105378514A (zh) * | 2013-07-18 | 2016-03-02 | 巴斯夫欧洲公司 | 日光管控 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080037101A1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Eastman Kodak Company | Wire grid polarizer |
JP2010204626A (ja) * | 2009-02-05 | 2010-09-16 | Asahi Glass Co Ltd | ワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法 |
US8593732B1 (en) * | 2010-01-23 | 2013-11-26 | Lightsmyth Technologies, Inc. | Partially metallized total internal reflection immersion grating |
WO2015168182A1 (en) | 2014-04-28 | 2015-11-05 | Finisar Corporation | Reflective diffraction gratings employing efficiency enhancement or etch barrier layers |
KR20160143443A (ko) * | 2015-06-05 | 2016-12-14 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 와이어 그리드 편광판 및 이를 포함한 액정표시장치 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3235630A (en) * | 1962-07-17 | 1966-02-15 | Little Inc A | Method of making an optical tool |
US4512638A (en) * | 1982-08-31 | 1985-04-23 | Westinghouse Electric Corp. | Wire grid polarizer |
US5991075A (en) * | 1996-11-25 | 1999-11-23 | Ricoh Company, Ltd. | Light polarizer and method of producing the light polarizer |
US6532111B2 (en) * | 2001-03-05 | 2003-03-11 | Eastman Kodak Company | Wire grid polarizer |
GB0106050D0 (en) * | 2001-03-12 | 2001-05-02 | Suisse Electronique Microtech | Polarisers and mass-production method and apparatus for polarisers |
US6714350B2 (en) * | 2001-10-15 | 2004-03-30 | Eastman Kodak Company | Double sided wire grid polarizer |
US6947215B2 (en) * | 2001-12-27 | 2005-09-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element, optical functional device, polarization conversion device, image display apparatus, and image display system |
US20070217008A1 (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Wang Jian J | Polarizer films and methods of making the same |
-
2005
- 2005-05-25 JP JP2005151871A patent/JP2006330221A/ja not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-04-21 US US11/408,865 patent/US20060274415A1/en not_active Abandoned
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008529053A (ja) * | 2005-06-13 | 2008-07-31 | エルジー・ケム・リミテッド | 伝導性層のパターニング方法、それを用いた偏光素子の製造方法、およびその方法によって製造された偏光素子 |
JP2011191766A (ja) * | 2005-06-13 | 2011-09-29 | Lg Chem Ltd | 伝導性層のパターニング方法、それを用いた偏光素子の製造方法、およびその方法によって製造された偏光素子 |
DE102007058814A1 (de) | 2006-12-07 | 2008-07-17 | Ishikawa Gasket Co., Ltd. | Metalldichtung und Verfahren zum Herstellen derselben |
CN105378514A (zh) * | 2013-07-18 | 2016-03-02 | 巴斯夫欧洲公司 | 日光管控 |
JP2016525711A (ja) * | 2013-07-18 | 2016-08-25 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | 太陽光管理 |
KR101902659B1 (ko) * | 2013-07-18 | 2018-10-01 | 바스프 에스이 | 단속된 금속성 층으로 코팅된 표면을 포함하는 태양광 관리를 위한 반투명 건축 요소 |
CN105378514B (zh) * | 2013-07-18 | 2021-12-03 | 巴斯夫欧洲公司 | 日光管控 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060274415A1 (en) | 2006-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006330221A (ja) | 偏光子 | |
JP2006003447A (ja) | 偏光分離素子及びその製造方法 | |
GB2509536A (en) | Diffraction grating | |
WO2014108670A1 (en) | Diffraction gratings and the manufacture thereof | |
US6392792B1 (en) | Method of fabricating reflection-mode EUV diffraction elements | |
JP2005316495A (ja) | フレキシブルワイヤグリッド偏光子及びその製造方法 | |
JP2008233528A (ja) | 反射型回折格子および分光装置 | |
JP2010169722A5 (ja) | ||
CN104011582A (zh) | 光波前的控制 | |
KR20220107266A (ko) | 광학 메타표면 필름 | |
JP2010117634A (ja) | ワイヤグリッド偏光子及びその製造方法 | |
JP2009085974A (ja) | 偏光素子およびその製造方法 | |
JP2006330616A (ja) | 偏光子およびその製造方法、並びに液晶表示装置 | |
JP2006163291A (ja) | 光学素子及びその製造方法 | |
JP5562152B2 (ja) | 回折格子 | |
JP2010102008A (ja) | フォトマスク及び鋸歯型パターン製造方法 | |
JP2007178793A (ja) | 偏光位相差板 | |
US9989687B2 (en) | Wave plate having consistent birefringence properties across the visible spectrum and manufacturing method for same | |
JP2007101859A (ja) | 偏光分離素子およびその製造方法 | |
JP2010117646A (ja) | 機能性グリッド構造体及びその製造方法 | |
JP2005099099A (ja) | 波長板 | |
JP4178583B2 (ja) | 反射防止膜 | |
JP2007333826A (ja) | 反射型回折素子 | |
JP2973254B2 (ja) | 複屈折構造 | |
JP2004205880A (ja) | 反射型回折格子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |