JP6539879B2 - Wire grid type light absorbing polarizing element, transmission type projector, and liquid crystal display device - Google Patents

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Description

本発明は、強い光に対する耐久性を有するワイヤグリット型光吸収型偏光素子、透過型プロジェクター、及び液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a wire grit type light absorbing polarizing element, a transmission type projector, and a liquid crystal display having durability against strong light.

液晶表示装置はその画像形成原理から液晶パネル表面に偏光板を配置する事が必要不可欠である。偏光板の機能は、直交する偏光成分(いわゆるP偏光波、S偏光波)の片方を吸収し他方を透過させる事である。このような偏光板として従来フィルム内にヨウ素系や染料系の高分子有機物を含有させた二色性の偏光板が多く用いられている。   In the liquid crystal display device, it is essential to dispose a polarizing plate on the surface of the liquid crystal panel from the principle of image formation. The function of the polarizing plate is to absorb one of the orthogonal polarization components (so-called P polarized wave, S polarized wave) and transmit the other. As such a polarizing plate, a dichroic polarizing plate in which an iodine-based or dye-based high molecular organic substance is contained in a conventional film is often used.

二色性の偏光板の一般的な製法として、ポリビニルアルコール系フィルムとヨウ素などの二色性材料で染色を行った後、架橋剤を用いて架橋を行い、一軸延伸する方法が用いられる。このように延伸により作製されるため、一般にこの種の偏光板は収縮し易い。またポリビニルアルコール系フィルムは親水性ポリマーを使用していることから、特に加湿条件下においては非常に変形し易い。また根本的にフィルムを用いるためデバイスとしての機械的強度が弱い。これを避けるため透明保護フィルムを接着する方法が用いられることがある。   As a general manufacturing method of a dichroic polarizing plate, after dyeing with a polyvinyl alcohol film and a dichroic material such as iodine, a method of crosslinking using a crosslinking agent and uniaxially stretching is used. Since such a polarizing plate is produced by stretching, this type of polarizing plate generally shrinks easily. In addition, since polyvinyl alcohol films use hydrophilic polymers, they are very easily deformed particularly under humidified conditions. In addition, the mechanical strength of the device is weak because the film is basically used. In order to avoid this, a method of bonding a transparent protective film may be used.

ところで近年、液晶表示装置はその用途が拡大し高機能化している。それに伴い液晶表示装置を構成する個々のデバイスに対して高い信頼性、耐久性が求められる。例えば透過型液晶プロジェクターのような光量の大きな光源を使用する液晶表示装置の場合には偏光板は強い輻射線を受ける。よって、これらに使用される偏光板には優れた耐熱性が必要となる。しかしながら、上記のようなフィルムベースの偏光板は有機物であることからこれらの特性を上げることにはおのずと限界がある。   By the way, in recent years, the applications of liquid crystal display devices have been expanded and their functions have been enhanced. Along with this, high reliability and durability are required for individual devices constituting the liquid crystal display device. For example, in the case of a liquid crystal display device using a light source with a large amount of light such as a transmissive liquid crystal projector, the polarizing plate receives strong radiation. Therefore, excellent heat resistance is required for the polarizing plate used for these. However, since the film-based polarizing plate as described above is an organic substance, there are inherent limitations in enhancing these characteristics.

この問題に対して、米国コーニング社よりPolarcorという商品名で耐熱性の高い無機偏光板が販売されている。この偏光板は銀微粒子をガラス内に拡散させた構造をしており、フィルム等の有機物を使用しておらず、その原理は島状微粒子のプラズマ共鳴を利用するものである。すなわち、貴金属や遷移金属の島状粒子に光が入射した時の表面プラズマ共鳴による光吸収を利用するものであり、吸収波長は、粒子形状、周囲の誘電率の影響を受ける。ここで島状微粒子の形状を楕円形にすると長軸方向と短軸方向の共鳴波長が異なり、これにより偏向特性が得られ、具体的には長波長側での長軸に平行な偏光成分を吸収し、短軸と平行な偏光成分を透過させるという偏光特性が得られる。しかしながら、Polarcorの場合、偏光特性が得られる波長域は赤外部に近い領域であり、液晶表示装置で求められるような可視光域をカバーしていない。これは島状微粒子に用いられている銀の物理的性質によるものである。   To cope with this problem, a highly heat-resistant inorganic polarizing plate is sold under the trade name Polarcor from Corning, USA. This polarizing plate has a structure in which silver fine particles are diffused in glass, and an organic substance such as a film is not used, and the principle is to utilize plasma resonance of island-like fine particles. That is, it utilizes light absorption by surface plasma resonance when light is incident on noble metal or transition metal island particles, and the absorption wavelength is affected by the particle shape and the dielectric constant of the surroundings. Here, if the shape of the island-like fine particles is elliptical, the resonance wavelengths in the major axis direction and the minor axis direction are different, and thus polarization characteristics are obtained. Specifically, polarization components parallel to the major axis on the long wavelength side are A polarization characteristic of absorbing and transmitting a polarization component parallel to the short axis is obtained. However, in the case of Polarcor, the wavelength range in which the polarization characteristics are obtained is a range close to the infrared portion, and does not cover the visible light range required for the liquid crystal display device. This is due to the physical properties of silver used in the island-like particles.

特許文献1には、上記の原理を応用し熱還元によりガラス中に微粒子を析出させることによるUV偏光板が示されており、具体例に金属微粒子として銀を用いることが提示されている。この場合は、先のPolarcorとは逆に短軸方向での吸収を用いるものと考えられる。Figure1に示されているように400nm付近でも偏光板として機能はしているが消光比が小さくかつ吸収できる帯域が非常に狭いので、仮にPolarcorと特許文献1の技術を組み合わせたとしても可視光全域をカバーできる偏光板にはならない。   Patent Document 1 discloses a UV polarizing plate by applying the above principle and depositing fine particles in glass by thermal reduction, and it is suggested that silver is used as metal fine particles in a specific example. In this case, it is considered that the absorption in the minor axis direction is used contrary to the previous Polarcor. Although it functions as a polarizing plate even at around 400 nm as shown in FIG. 1, it has a small extinction ratio and a very narrow absorption band, so even if the technique of Polarcor and Patent Document 1 is combined, the entire visible light is obtained. It can not be a polarizing plate that can cover the

また、非特許文献1には、金属島状微粒子のプラズマ共鳴を使った無機偏光板の理論解析が述べられている。この文献によればアルミニウム微粒子は銀微粒子より共鳴波長が200nm程度短く、このためアルミニウム微粒子を用いることで可視光域をカバーする偏光板を製作できる可能性があることが記述されている。   Further, Non-Patent Document 1 describes theoretical analysis of an inorganic polarizing plate using plasma resonance of metal island-like fine particles. According to this document, it is described that aluminum fine particles have a resonance wavelength shorter than that of silver fine particles by about 200 nm, and therefore it is possible to manufacture a polarizing plate covering a visible light range by using aluminum fine particles.

また特許文献2には、アルミニウム微粒子を使った偏光板の幾つかの作成方法が示されている。その中でケイ酸塩をベースとしたガラスではアルミニウムとガラスが反応するので基板としては望ましくなくカルシウム・アルミノ硼酸塩ガラスが適している記述されている(段落0018,0019)。しかし、ケイ酸塩を使用したガラスは光学ガラスとして広く流通しており、信頼性の高い製品を安価に入手でき、これが適さないという事は経済的に好ましくない。またレジストパターンをエッチングすることで島状粒子を形成する方法が述べられている(段落0037,0038)。通常プロジェクターで使用する偏光板は数cm程度の大きさが必要でかつ高い消光比が要求される。従って、可視光用偏光板を目的とした場合、レジストパターンサイズは可視光波長より充分に短い、すなわち数十ナノメートルの大きさが必要であり、またかつ高い消光比を得るためにはパターンを高密度に形成する必要がある。またプロジェクター用として使用する場合には大面積が必要である。しかしながら記述されているようなリソグラフィにより高密度微細パターン形成を応用する方法では、そのようなパターンを得るために電子ビーム描画などを用いる必要がある。電子ビーム描画は個々のパターンを電子ビームより描く方法であり生産性が悪く実用的でない。   In addition, Patent Document 2 shows several methods of producing a polarizing plate using aluminum fine particles. Among them, it is described that calcium aluminoborate glass is not suitable as a substrate because aluminum and glass react with each other in silicate-based glass (paragraph 0018, 0019). However, glass using silicate is widely distributed as optical glass, and reliable products can be obtained inexpensively, and it is economically unpreferable that this is not suitable. There is also described a method of forming island-like particles by etching a resist pattern (paragraphs 0037 and 0038). In general, a polarizing plate used in a projector is required to have a size of about several cm and a high extinction ratio is required. Therefore, when aiming at a polarizing plate for visible light, the resist pattern size needs to be sufficiently shorter than the visible light wavelength, that is, several tens of nanometers in size, and in order to obtain a high extinction ratio, the pattern is It is necessary to form in high density. In addition, when used for a projector, a large area is required. However, in the method of applying high density fine pattern formation by lithography as described, it is necessary to use electron beam drawing or the like to obtain such a pattern. Electron beam writing is a method of drawing individual patterns from an electron beam, and the productivity is poor and impractical.

また特許文献2には、アルミニウムを塩素プラズマにより除去すると記述されているが、通常そのようにエッチングした場合にはアルミニウムパターンの側壁に塩化物が付着する。市販のウエットエッチング液(例えば東京応化工業のSST−A2)により除去可能であるが、アルミ塩化物に反応するこのような薬液はアルミニウムにもエッチング速度は遅いながらも反応はするので、述べられているような方法で所望のパターン形状を実現する事は難しい。   Further, Patent Document 2 describes that aluminum is removed by chlorine plasma, but when etched in such a manner, chloride adheres to the side wall of the aluminum pattern. Although it can be removed by a commercially available wet etching solution (for example, SST-A2 of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), such a chemical solution that reacts with aluminum chloride is described because it reacts with aluminum although its etching rate is slow. It is difficult to realize the desired pattern shape by the conventional method.

さらに特許文献2には、別な方法として、パターン化されたフォトレジスト上に斜め成膜によりアルミニウムを堆積しフォトレジストを除去する方法が記述されている(段落0045,0047)。しかしこのような方法では、基板とアルミニウムの密着性を得るために、ある程度基板面にもアルミニウムを堆積する必要があるものと考えられる。しかしこれは堆積したアルミニウム膜の形状が段落0015に記述されている適当な形状である扁長の楕円体を含む扁長の球体とは異なる事を意味する。また、段落0047には表面に垂直な異方性エッチングにより過沈積分を除去すると記述されている。偏光板として機能させるにはアルミニウムの形状異方性は極めて重要である。従ってレジスト部と基板面に堆積するアルミニウムの量をエッチングにより所望の形状が得られるように調整する必要があると考えられるが、段落0047に記述されているような0.05μmというサブミクロン以下のサイズでこれらを制御する事は非常に困難と考えられ、生産性の高い製作方法として適しているか疑問である。また偏光板の特性として透過軸方向は高い透過率が求められるが、通常基板にガラスを用いる場合ガラス界面から数%の反射は避けられず、これに対する対策がなされておらず高い透過率を得ることが難しい。   Further, Patent Document 2 describes, as another method, a method of depositing aluminum by oblique film formation on a patterned photoresist and removing the photoresist (paragraphs 0045 and 0047). However, in such a method, it is considered that aluminum needs to be deposited on the substrate surface to some extent in order to obtain adhesion between the substrate and the aluminum. However, this means that the shape of the deposited aluminum film is different from that of a prolate spheroid containing prolate spheroid which is the appropriate shape described in paragraph 0015. Further, paragraph 0047 describes that the oversediment integral is removed by anisotropic etching perpendicular to the surface. The shape anisotropy of aluminum is extremely important to function as a polarizing plate. Therefore, it is considered necessary to adjust the amount of aluminum deposited on the resist portion and the substrate surface so as to obtain a desired shape by etching, but the submicron of 0.05 μm or less as described in paragraph 0047. It is considered very difficult to control these by size, and it is questionable whether it is suitable as a highly productive manufacturing method. In addition, high transmittance is required in the transmission axis direction as a characteristic of the polarizing plate, but when glass is used as a normal substrate, reflection of several% from the glass interface can not be avoided, and measures are not taken to obtain high transmittance. It is difficult.

また特許文献3には、斜め蒸着による偏光板について記述されている。この方法は使用帯域の波長に対して透明及び不透明な物質を斜め蒸着により微小柱状構造を製作することで偏光特性を得るものであり、特許文献1と異なり簡便な方法で微細パターンを得られるため生産性の高い方法と考えられるが問題点もある。すなわち、始めに形成される使用帯域に対し不透明な物質の微小柱状構造のアスペクト比、個々の微小柱状構造の間隔、直線性は良好な偏光特性を得るために重要な要素であり特性の再現性の観点からも意図的に制御されるべきものであるが、この方法では蒸着粒子の初期堆積層の影となる部分に次に飛来する蒸着粒子が堆積しないことにより柱状構造が得られるという現象を利用しているため、上記の項目を意図的に制御することが難しかった。これを改善する方法として、蒸着前にラビング処理により基板に研磨痕を設ける方法が記述されているが、一般的には蒸着膜の粒子径は最大でも数十nm程度の大きさであり、このような粒子の異方性を制御するにはサブミクロン以下のピッチを研磨により意図的に製作する必要があった。しかし一般の研磨シート等ではサブミクロン程度が限界でありそのような微細な研磨痕を製作することは容易でない。また前記のようにAl微粒子の共鳴波長は周りの屈折率に大きく依存しこの場合の透明及び不透明な物質の組み合わせが重要であるが、特許文献3には可視光域で良好な偏光特性を得るための組み合わせについて記述がされていない。また特許文献1と同様に通常基板としてガラスを用いる場合、ガラス界面から数%の反射は避けられず、これに対する対策がなされていなかった。   Patent Document 3 describes a polarizing plate by oblique deposition. In this method, polarization characteristics are obtained by producing a minute columnar structure by oblique deposition of a transparent and opaque material with respect to the wavelength of the used band, and unlike Patent Document 1, a fine pattern can be obtained by a simple method. It is considered to be a highly productive method, but there are also problems. That is, the aspect ratio of the microcolumnar structure of the opaque substance to the use zone initially formed, the distance between the individual microcolumnar structures, and the linearity are important factors to obtain good polarization characteristics and the reproducibility of the characteristics. This method should be intentionally controlled from the point of view as well, but in this method the phenomenon that a columnar structure can be obtained by not depositing deposition particles that fly next to the shadowed portion of the initial deposition layer of deposition particles It was difficult to control the above items intentionally because it was used. As a method of improving this, a method is described in which a polishing mark is provided on a substrate by rubbing treatment before vapor deposition, but generally, the particle diameter of the vapor deposition film is at most about several tens of nm in size. In order to control the anisotropy of such particles, it was necessary to intentionally produce sub-micron pitches by polishing. However, in the case of general polishing sheets and the like, submicrons are the limit, and it is not easy to produce such fine polishing marks. Also, as described above, the resonance wavelength of the Al fine particle largely depends on the refractive index of the surroundings, and in this case the combination of transparent and opaque substances is important, but in Patent Document 3, good polarization characteristics are obtained in the visible light range. There is no description for the combination. When glass is used as a normal substrate as in Patent Document 1, reflection of several% from the glass interface can not be avoided, and no countermeasure has been taken against this.

また非特許文献2には、Lamipolと称する赤外通信用の偏光板についての記述されている。これはAlとSiOの積層構造をしており、この文献によれば非常に高い消光比を示す。また非特許文献3には、Lamipolの光吸収を担うAlの代わりにGeを使うことで波長1μm以下で高い消光比を実現できることが述べられている。また同資料中のFig3からTe(テルル)も高い消光比が得られることが期待できる。このようにLamipolは高い消光比が得られる吸収型偏光板であるが、吸光物質と透過性物質の積層厚が受光面の大きさとなるために数cm角の大きさが必要なプロジェクター用途の偏光板には向かない。 Non-Patent Document 2 describes a polarizer for infrared communication called Lamipol. It has a laminated structure of Al and SiO 2 , and according to this document, it exhibits a very high extinction ratio. In addition, Non-Patent Document 3 states that a high extinction ratio can be realized at a wavelength of 1 μm or less by using Ge instead of Al responsible for light absorption of Lamipol. Also, from Fig. 3 in the same document, it is expected that Te (tellurium) can also obtain a high extinction ratio. As described above, Lamipol is an absorption-type polarizing plate that can obtain a high extinction ratio, but the polarization of a projector application requiring a size of several cm square for the laminated thickness of the light absorbing material and the light transmitting material to be the size of the light receiving surface. It does not go to the board.

特許文献4には、ワイヤグリッド型偏光板が開示されている。これは、基板上に使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで金属細線を形成したもので、金属細線と平行とする偏光成分の光を反射し、直交する偏光成分を透過させる事で所定の偏光特性を出現させる。   Patent Document 4 discloses a wire grid type polarizing plate. This is a thin metal wire formed on the substrate at a pitch smaller than the wavelength of the light in the working band, and the light of the polarization component parallel to the metal thin wire is reflected, and the orthogonal polarization component is transmitted. Make the polarization characteristic appear.

また特許文献5には、ワイヤグリッド型偏光素子を金属格子上に誘電層/金属層を形成し、計3層とする事で金属格子から反射した光を干渉効果により打ち消す事により、一般には反射型であるワイヤグリッドを吸収型として用いる方法が開示されている。このような多層構造で得られる光学特性を利用し吸収型偏光板として使用する場合には、誘電層上に形成される金属層の膜厚及び光学特性が所望の特性を得るために重要な要素となると考えられるが当該特許ではそれが考慮されていない。すなわち当該特許ではこの点について記述されておらず詳細は不明であるが、記述されているような干渉効果を得るためには上部金属層を光が通過する必要がある。光が通過するという事はその過程で光の一部が上部金属膜で吸収される事を意味する。吸収があると透過軸方向の透過率が下がり、これは偏光透過軸の特性としては望ましくなく、特に可視域で高い透過率が要求される液晶表示装置においては好ましくない。すなわち吸収効果を持つ偏光板は、本質的に吸収層の光学異方性の制御しなければ機能せず、偏光板として応用する事は実用上難しい。   Further, in Patent Document 5, a wire grid type polarization element is formed on a metal grid by forming a dielectric layer / metal layer, and the light reflected from the metal grid is generally canceled by interference effect by forming a total of three layers. There is disclosed a method of using a wire grid which is a mold as an absorbing mold. When using as an absorption type polarizing plate by utilizing the optical properties obtained by such a multilayer structure, the film thickness and the optical properties of the metal layer formed on the dielectric layer are important elements to obtain the desired properties. It is believed that the patent does not take it into consideration. That is, although the patent does not describe this point and the details are unclear, it is necessary for light to pass through the upper metal layer to obtain the interference effect as described. The passage of light means that part of the light is absorbed by the upper metal film in the process. The absorption lowers the transmittance in the transmission axis direction, which is not desirable as a property of the polarization transmission axis, and particularly in a liquid crystal display device where high transmittance in the visible range is required. That is, a polarizing plate having an absorption effect essentially does not function unless the optical anisotropy of the absorbing layer is controlled, and it is practically difficult to apply as a polarizing plate.

また特許文献6には、半導体ナノロッドをガラス中に分散させた無機偏光板について記載されている。可視光域で良好な偏光特性を得られる事が記載されているが、これは前記コーニング社のPolarcorと同様の手法で製作されるために延伸工程が必要となり大型化が難しい。   Further, Patent Document 6 describes an inorganic polarizing plate in which semiconductor nanorods are dispersed in glass. It is described that good polarization characteristics can be obtained in the visible light range, but since this is manufactured by the same method as Polaringor of Corning Co., a drawing process is required and enlargement is difficult.

米国特許第6772608号明細書U.S. Patent No. 6772608 特開2000−147253号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-147253 特開2002−372620号公報JP 2002-372620 A 米国特許第6122103号明細書U.S. Pat. No. 6,122,103 米国特許第6813077号明細書U.S. Pat. No. 6,813,077 特開2006−323119号公報JP, 2006-323119, A

J.Opt.Soc.Am.A Vol.8,No.4 619−624J. Opt. Soc. Am. A Vol. 8, No. 4 619-624 Applied Optics Vol.25 No.2 1986 311−314Applied Optics Vol. 25 No. 2 1986 311-314 J. Lightwave Tec. Vol.15 No.6 1997 1042−1050J. Lightwave Tec. Vol. 15 No. 6 1997 1042-1050 ナノ粒子オプトサイエンスの展開 応用物理 第73巻 第7号 2004Development of Nanoparticle Optoscience Applied Physics Vol. 73 No. 7 2004 J. Microelectromechanical Systems Vol.10 No.1 2001 33−40J. Microelectromechanical systems Vol. 10 No. 1 2001 33-40

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、可視光域で所望の消光比をもち、強い光に対する耐光特性のある偏光板及び該偏光板を用いた液晶プロジェクターを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and provides a polarizing plate having a desired extinction ratio in the visible light region and having light resistance characteristics against strong light, and a liquid crystal projector using the polarizing plate. The purpose is to

本発明によれば、可視光に対し透明な基板と、金属からなり上記基板上に一方向に延びた帯状薄膜が一定間隔に設けられてなる反射層と、上記反射層上に形成された誘電体層と、無機微粒子が線状に配列されてなる無機微粒子層と、を有し、上記無機微粒子層は、上記帯状薄膜に対応する位置において、上記誘電体上の上記帯状薄膜の頂部の両側面部に形成され、上記無機微粒子が線状に配列された方向と同じ方向を長手方向とするワイヤグリッド構造を有する、偏光素子が提供される。   According to the present invention, a substrate transparent to visible light, a reflective layer made of metal and provided with a thin strip extending in one direction on the substrate at a constant interval, a dielectric formed on the reflective layer A body layer and an inorganic fine particle layer in which inorganic fine particles are linearly arranged, and the inorganic fine particle layer is located on both sides of the top of the strip-like thin film on the dielectric at a position corresponding to the strip-like thin film There is provided a polarizing element having a wire grid structure which is formed on a surface and whose longitudinal direction is the same direction as the direction in which the inorganic fine particles are linearly arranged.

また本発明によれば、光源と、液晶パネルと、入射側偏光板と、出射側偏光板とを有し、上記入射側偏光板又は上記出射側偏光板のいずれかは、可視光に対し透明な基板と、金属からなり上記基板上に一方向に延びた帯状薄膜が一定間隔に設けられてなる反射層と、上記反射層上に形成された誘電体層と、無機微粒子が線状に配列されてなる無機微粒子層を有し、上記無機微粒子層は、上記帯状薄膜に対応する位置において、上記誘電体層上の上記帯状薄膜の頂部の両側面部に形成され、上記無機微粒子が線状に配列された方向と同じ方向を長手方向とするワイヤグリッド構造を有する偏光素子である、透過型液晶プロジェクターが提供される。   Further, according to the present invention, it has a light source, a liquid crystal panel, an incident side polarizing plate, and an output side polarizing plate, and either the incident side polarizing plate or the output side polarizing plate is transparent to visible light. Substrate, a reflective layer made of metal and provided at regular intervals with a thin film strip extending in one direction on the substrate, a dielectric layer formed on the reflective layer, and inorganic fine particles arranged linearly The inorganic fine particle layer is formed on both sides of the top of the strip-like thin film on the dielectric layer at positions corresponding to the strip-like thin film, and the inorganic fine particles are linearly formed. A transmissive liquid crystal projector is provided, which is a polarizing element having a wire grid structure whose longitudinal direction is the same as the arranged direction.

本発明の偏光素子によれば、可視光域で所望の消光比を持ちつつ、従来の偏光素子よりも耐久性の高いものを提供することができる。
また本発明の液晶プロジェクターによれば、強い光に対して優れた耐光特性をもつ偏光素子を備えるので、信頼性の高い液晶プロジェクターを実現することができる。
According to the polarizing element of the present invention, it is possible to provide one having higher durability than the conventional polarizing element while having a desired extinction ratio in the visible light range.
Further, according to the liquid crystal projector of the present invention, since the polarizing element having excellent light resistance characteristics against strong light is provided, a highly reliable liquid crystal projector can be realized.

本発明に係る偏光素子の第1の実施の形態における構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure in 1st Embodiment of the polarizing element which concerns on this invention. 基板の凹凸部の断面図である。It is sectional drawing of the uneven part of a board | substrate. 本発明に係る偏光素子表面の凹凸形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the uneven | corrugated shape of the polarizing element surface which concerns on this invention. 斜めスパッタ成膜の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of diagonal sputter film deposition. 本発明に係る偏光素子の第2の実施の形態における構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure in 2nd Embodiment of the polarizing element which concerns on this invention. 図5に示した偏光素子の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the polarizing element shown in FIG. 図5に示した偏光素子の構成の変形例を示す概略側断面図である。It is a schematic sectional side view which shows the modification of a structure of the polarizing element shown in FIG. 図5に示した偏光素子の出射面迷光対策例(1)を示す図である。It is a figure which shows the example (1) of the output surface stray light countermeasure of the polarizing element shown in FIG. 図5に示した偏光素子の出射面迷光対策例(2)を示す図である。It is a figure which shows the example (2) of the output surface stray light countermeasure of the polarizing element shown in FIG. 本発明に係る偏光素子の第2の実施の形態のバリエーションの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the variation of 2nd Embodiment of the polarizing element which concerns on this invention. 図10に示した構成の偏光素子における出射面迷光対策例(1)を示す図である。It is a figure which shows the output surface stray light countermeasure example (1) in the polarizing element of a structure shown in FIG. 図10に示した構成の偏光素子における出射面迷光対策例(2)を示す図である。It is a figure which shows the example (2) of the output surface stray light countermeasure in the polarizing element of a structure shown in FIG. 本発明に係る液晶プロジェクターの光学エンジン部分の構成を示す断面図である。It is a sectional view showing the composition of the optical engine part of the liquid crystal projector concerning the present invention. 静止した基板に対するGeの斜めスパッタ成膜を行う方法の説明図と成膜したGe膜の光学定数の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the optical constant of explanatory drawing of the method of performing oblique sputter film-forming of Ge with respect to the stationary board | substrate, and Ge film-formed. 回転する基板に対するGeのスパッタ成膜(垂直方向からの入射)を行う方法の説明図と成膜したGe膜の光学定数の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the optical constant of explanatory drawing of the method of performing sputter film deposition (incidence from perpendicular direction) of Ge with respect to the rotating board | substrate, and Ge film formed into a film. スパッタ成膜したSi膜の光学定数の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the optical constant of Si film | membrane which carried out sputter film deposition. 光学異方性を有するGe膜の偏光透過特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization | polarized-light transmission characteristic of Ge film | membrane which has optical anisotropy. 実施例2のサンプル構成を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing a sample configuration of Example 2; 実施例2の光学特性の結果を示す図である。FIG. 6 is a view showing the results of optical characteristics of Example 2; 実施例3の光学特性の結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the results of optical characteristics of Example 3. Agからなり光学異方性を有する無機微粒子層の光学定数を示す図である。It is a figure which shows the optical constant of the inorganic fine particle layer which consists of Ag and has optical anisotropy. 図21の無機微粒子層を有する偏光素子の偏光透過特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization | polarized-light transmission characteristic of the polarizing element which has an inorganic fine particle layer of FIG. 平板上の無機微粒子層の表面組織を示す図である。It is a figure which shows the surface structure | tissue of the inorganic fine particle layer on a flat plate. 図3(c)に示す構成の偏光素子サンプルの偏光特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization characteristic of the polarizing element sample of a structure shown to FIG.3 (c). 図3(c)に示す構成の偏光素子サンプル断面の元素分布マッピング図である。It is an element distribution mapping figure of the polarizing element sample cross section of the structure shown in FIG.3 (c). 図3(c)に示す構成の偏光素子サンプルにおける無機微粒子層の観察結果のスケッチ図である。It is a sketch figure of an observation result of an inorganic particulate layer in a polarizing element sample of composition of being shown in Drawing 3 (c). 図3(c)に示す構成の偏光素子サンプルにおける無機微粒子層の電子線回折像である。It is the electron beam diffraction image of the inorganic fine particle layer in the polarizing element sample of a structure shown to FIG.3 (c). 図5に示す構成の偏光素子サンプルの偏光特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization characteristic of the polarizing element sample of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の偏光素子サンプルの透過コントラストを示す図である。It is a figure which shows the transmission contrast of the polarizing element sample of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の偏光素子サンプルにおける無機微粒子層の観察結果のスケッチ図である。It is a sketch figure of the observation result of the inorganic fine particle layer in the polarizing element sample of a structure shown in FIG. 斜めスパッタ成膜における無機微粒子の長径と膜厚との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the long diameter of an inorganic fine particle and film thickness in diagonal sputter film deposition. 図5に示す構成の偏光素子サンプルを上から見たSEM像である。It is a SEM image which looked at the polarizing element sample of a structure shown in FIG. 5 from the top. 光学特性シミュレーションにおける偏光素子の前提条件を示す図である。It is a figure which shows the preconditions of the polarizing element in optical characteristic simulation. 無機微粒子層の構成材料がGe微粒子、Ge薄膜である場合の偏光素子の光学特性を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic of the polarizing element in case the constituent material of an inorganic fine particle layer is Ge fine particle and Ge thin film. 平板上に基板傾斜角θを変化させて斜めスパッタ成膜した場合のGe微粒子のアスペクト比分布である。It is an aspect-ratio distribution of Ge microparticles | fine-particles at the time of changing a board | substrate inclination-angle (theta) on a flat plate, and forming into a diagonal sputter film. 基板傾斜角θを変化させて斜めスパッタ成膜した場合の図3(c)に示す構成の偏光素子サンプルの偏光特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization characteristic of the polarizing element sample of a structure shown in FIG.3 (c) at the time of changing into a substrate inclination angle (theta) and forming into a diagonal sputter film. 実施例7の斜め成膜方法の説明図である。FIG. 18 is an explanatory view of an oblique film forming method of Example 7; 実施例7のGe微粒子層サンプルの偏光特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization | polarized-light characteristic of Ge fine particle layer sample of Example 7. FIG. 図5に示す構成の偏光素子における反射層としてのアルミ高さとコントラストとの関係図である。It is a related figure of the aluminum height and contrast as a reflection layer in a polarization element of composition of being shown in FIG. 実施例8の偏光素子サンプルの偏光特性を示す図である。FIG. 16 is a view showing polarization characteristics of a polarizing element sample of Example 8. ラビング処理により形成されたテクスチャー構造の凹凸状態を示す図である。It is a figure which shows the uneven state of the texture structure formed of the rubbing process. ラビング処理前後の基板の透過率特性を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability characteristic of the board | substrate before and behind a rubbing process. ラビング処理された基板上に設けられたGe微粒子膜(反射防止膜)の表面組織を示す図である。It is a figure which shows the surface structure | tissue of Ge fine particle film (anti-reflective film) provided on the substrate by which the rubbing process was carried out. ラビング処理による反射防止膜の偏光特性の改善を示す図である。It is a figure which shows the improvement of the polarization characteristic of the anti-reflective film by rubbing process. 実施例10のSiからなる無機微粒子層のサンプルの偏光特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization characteristic of the sample of the inorganic fine particle layer which consists of Si of Example 10. FIG. 実施例10のSnからなる無機微粒子層のサンプルの偏光特性を示す図である。It is a figure which shows the polarization characteristic of the sample of the inorganic fine particle layer which consists of Sn of Example 10. FIG.

本発明に係る偏光素子は、可視光に対し透明な基板と、無機微粒子が該基板上で一方向に連なって配列されてなる線状の無機微粒子層とを備え、該無機微粒子層が前記基板上に一定間隔に並べられて一次元格子状のワイヤグリッド構造となる偏光素子であって、前記無機微粒子は、該無機微粒子の配列方向の径が長く、配列方向と直交する方向の径が短い形状異方性を有することを特徴とするものである。また、前記無機微粒子層の光学定数として、前記無機微粒子の配列方向の光学定数が該無機微粒子の配列方向と直交する方向の光学定数よりも大であることを特徴とする。詳しくは、前記無機微粒子の配列方向の屈折率が該無機微粒子の配列方向と直交する方向の屈折率よりも大であり、前記無機微粒子の配列方向の消耗係数が該無機微粒子の配列方向と直交する方向の消耗係数よりも大であることを特徴とするものである。   The polarizing element according to the present invention comprises a substrate transparent to visible light, and a linear inorganic particle layer formed by arranging inorganic particles in one direction on the substrate, and the inorganic particle layer is the substrate It is a polarizing element arranged in a fixed interval on top to form a one-dimensional lattice wire grid structure, wherein the inorganic fine particles have a long diameter in the arrangement direction of the inorganic fine particles and a short diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction. It is characterized by having shape anisotropy. Further, as an optical constant of the inorganic fine particle layer, an optical constant in the arrangement direction of the inorganic fine particles is larger than an optical constant in a direction orthogonal to the arrangement direction of the inorganic fine particles. Specifically, the refractive index in the arrangement direction of the inorganic fine particles is larger than the refractive index in the direction orthogonal to the arrangement direction of the inorganic fine particles, and the consumption coefficient in the arrangement direction of the inorganic fine particles is orthogonal to the arrangement direction of the inorganic fine particles It is characterized in that it is larger than the consumption coefficient in the vertical direction.

以下に、本発明に係る偏光素子の第1の実施の形態における構成について説明する。なお、本発明を図面に示した実施形態をもって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施の態様に応じて適宜変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   The configuration of the first embodiment of the polarizing element according to the present invention will be described below. Although the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited thereto, and can be appropriately modified according to the embodiment, and the operation of the present invention is also possible in any of the embodiments. -As long as the effect is exerted, it is included in the scope of the present invention.

本実施の形態では、偏光素子は、可視光に対し透明な材料からなり前記基板の主面と平行な一方向に延びた凸部が該基板上に一定間隔に設けられてなり、前記無機微粒子層は該凸部の頂部または少なくとも一方の側壁部に形成されてなるものである。
図1に、本発明に係る偏光素子の第1の実施の形態における構成例を示す。図1(a)は偏光素子10の断面図、図1(b)は偏光素子10の平面図である。
In the present embodiment, the polarizing element is made of a material transparent to visible light, and convex portions extending in one direction parallel to the main surface of the substrate are provided on the substrate at regular intervals, The layer is formed on the top or at least one side wall of the protrusion.
FIG. 1 shows a configuration example of the first embodiment of the polarizing element according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of the polarizing element 10, and FIG. 1B is a plan view of the polarizing element 10.

図1に示すように、偏光素子10は、可視光に対し透明な基板11の表面に設けられた凸部14aの一側面部に無機微粒子層15を選択的に形成することにより、該無機微粒子層15を基板11上で一定間隔に並べられたワイヤグリッド構造としたものである。   As shown in FIG. 1, in the polarizing element 10, the inorganic fine particle layer 15 is selectively formed on one side surface of the convex portion 14a provided on the surface of the substrate 11 transparent to visible light. The layers 15 have a wire grid structure arranged at regular intervals on the substrate 11.

ここで、基板11は、使用帯域の光(本実施形態では可視光域)に対して透明で屈折率が1.1〜2.2の材料、例えば、ガラス、サファイア、水晶などで構成されている。本実施形態では、ガラス、特に、石英(屈折率1.46)やソーダ石灰ガラス(屈折率1.51)が用いられることが好ましい。ガラス材料の成分組成は特に制限されず、例えば光学ガラスとして広く流通しているケイ酸塩ガラスなどの安価なガラス材料を用いることができ、製造コストの低減を図ることができる。なお、基板11の構成材料として、熱伝導性の高い水晶やサファイア基板を用いることにより、発熱量の多いプロジェクターの光学エンジン用偏光素子として有利に用いることができる。   Here, the substrate 11 is made of a material that is transparent to light in the working band (visible light region in the present embodiment) and has a refractive index of 1.1 to 2.2, for example, glass, sapphire, quartz, etc. There is. In the present embodiment, it is preferable to use glass, in particular, quartz (refractive index 1.46) or soda lime glass (refractive index 1.51). The component composition of the glass material is not particularly limited. For example, an inexpensive glass material such as silicate glass widely distributed as optical glass can be used, and the manufacturing cost can be reduced. The use of quartz or sapphire having high thermal conductivity as a constituent material of the substrate 11 can be advantageously used as a polarizing element for an optical engine of a projector that generates a large amount of heat.

凹凸部14は、基板11の主面と平行な一方向(吸収軸Y方向)に延びるように基板11の主面上に形成された断面形状が矩形の凸部14aが、基板11の吸収軸Y方向と直交する方向(透過軸X方向)に可視光域の波長よりも小さいピッチで周期的に形成されてなるものである。また凹凸部14は、無機微粒子層15を形成するために設けられるものであり、凹凸部14の加工サイズやパターン形状によって無機微粒子層15のワイヤグリッド構造が決定され、偏光素子10の所期の偏光特性を得るために重要である。すなわち、凹凸部14の加工サイズ、パターン形状は、目的とする偏光特性(消光比)や対象とする可視光波長領域に応じて適宜設定される。具体的には、図2において、凹凸部14の溝の(X方向の)ピッチは0.5μm以下、凹凸部14のライン幅(凸部14aの形成幅)は0.25μm以下、凹凸部14の形成深さは1nm以上である。   The convex portion 14 a having a rectangular cross-sectional shape formed on the main surface of the substrate 11 so as to extend in one direction (absorption axis Y direction) parallel to the main surface of the substrate 11 is the absorption axis of the substrate 11. It is formed periodically at a pitch smaller than the wavelength of the visible light region in the direction (transmission axis X direction) orthogonal to the Y direction. The uneven portion 14 is provided to form the inorganic fine particle layer 15, and the wire grid structure of the inorganic fine particle layer 15 is determined according to the processing size and pattern shape of the uneven portion 14. It is important to obtain polarization characteristics. That is, the processing size and pattern shape of the concavo-convex portion 14 are appropriately set according to the target polarization characteristic (extinction ratio) and the target visible light wavelength region. Specifically, in FIG. 2, the pitch (in the X direction) of the grooves of the concavo-convex portion 14 is 0.5 μm or less, the line width of the concavo-convex portion 14 (formation width of the convex portion 14 a) is 0.25 μm or less, The formation depth of is 1 nm or more.

なお、凹凸部14のピッチ、ライン幅/ピッチ、凹部深さ(凸部高さ)、凸部長さ、上部ライン幅/底部ライン幅は、それぞれ以下の範囲とするのが好ましい。
0.05μm<ピッチ<0.8μm、
0.1<(ライン幅/ピッチ)<0.9、
0.01μm<凹部深さ<0.2μm、
0.05μm<凸部長さ、
1.0≦(上部ライン幅/底部ライン幅)
The pitch, line width / pitch, concave depth (convex height), convex length, and top line width / bottom line width of the concavo-convex portion 14 are preferably in the following ranges, respectively.
0.05 μm <pitch <0.8 μm,
0.1 <(line width / pitch) <0.9,
0.01 μm <recess depth <0.2 μm,
0.05 μm <protrusion length,
1.0 ≦ (upper line width / bottom line width)

凹凸部14は、基板11に直接形成してもよいし、別途形成してもよい。凹凸部14の形成方法としては、研磨シートによるラッピングによる形成方法、半導体デバイス作製で用いられるようなフォトレジストを基板に塗布してマスクを使った露光によりパターンを作製した後、そのパターンを形成したフォトレジストをマスクとして基板をエッチングする方法、凹凸部14の形状寸法に対応して形成された金型を用いて、基板上に金型形状を転写する方法(ナノインプリント法)などがあり、適宜採用すればよい。   The uneven portion 14 may be formed directly on the substrate 11 or may be separately formed. As a method of forming the concavo-convex portion 14, a method of forming by lapping with a polishing sheet, a photoresist as used in the manufacture of a semiconductor device is applied to a substrate, a pattern is formed by exposure using a mask, and the pattern is formed. There is a method of etching the substrate using a photoresist as a mask, a method of transferring the shape of the mold onto the substrate using a mold formed corresponding to the shape and size of the concavo-convex portion 14 (nanoimprinting), etc. do it.

なお、凹凸部14の凸部の形状は四角形や台形などの矩形状、あるいは鋸歯形状、三角形状に形成することができる。図3(a)は凹凸部14の凸部14aが断面矩形状で、その一側面部に無機微粒子層15を形成した例を示している。また、図3(b)は凹凸部16の凸部16aが断面鋸歯形状で、その垂直方向に立設した一側面部に無機微粒子層15を形成した例を示している。凸状部の断面を鋸歯状に形成することで、凸状部の頂部への膜の付着を回避することができる。また、図3(c)は凹凸部17の凸部17aが断面三角形状で、その一側面に無機微粒子層15を形成した例を示している。   In addition, the shape of the convex part of the uneven | corrugated | grooved part 14 can be formed in rectangular shape, such as quadrangle | tetragon and a trapezoid, sawtooth shape, and triangle shape. FIG. 3A shows an example in which the convex portion 14a of the concavo-convex portion 14 has a rectangular shape in cross section, and the inorganic fine particle layer 15 is formed on one side surface portion. Further, FIG. 3B shows an example in which the inorganic fine particle layer 15 is formed on one side surface portion of the convex portion 16a of the concavo-convex portion 16 having a sawtooth shape in cross section and standing in the vertical direction. By forming the cross section of the convex portion in a sawtooth shape, it is possible to avoid adhesion of the film to the top of the convex portion. Further, FIG. 3C shows an example in which the convex portion 17a of the concavo-convex portion 17 has a triangular shape in cross section, and the inorganic fine particle layer 15 is formed on one side surface thereof.

このような凸部14aの頂部または少なくとも一方の側壁部に無機微粒子層15を形成することにより、形状異方性を有する無機微粒子層15を所望の微細形状で基板11表面に縞状に分布させることができ、無機微粒子の孤立化を実現することができる。また、あらかじめ機械的に形成した凹凸部14の上に無機微粒子層15を形成するようにしているので、凹凸部14を安定して形成できるとともに、その上に形成される無機微粒子層15の形状制御を容易に行うことができる。   By forming the inorganic fine particle layer 15 on the top or at least one side wall of such a convex portion 14a, the inorganic fine particle layer 15 having shape anisotropy is distributed in stripes on the surface of the substrate 11 in a desired fine shape. It is possible to realize the isolation of the inorganic fine particles. Further, since the inorganic particle layer 15 is formed on the uneven portion 14 mechanically formed in advance, the uneven portion 14 can be stably formed, and the shape of the inorganic particle layer 15 formed thereon Control can be easily performed.

無機微粒子層15は、凸部14aの頂部または少なくとも一方の側壁部に無機微粒子を付着させることにより、基板11の主面と平行な一方向(吸収軸Y方向)に該無機微粒子が線状に配列されてなるものである。「無機微粒子が線状に配列されてなる」とは、無機微粒子が相互につながった連続した帯状の膜、無機微粒子が適度な大きさにまとまってそれぞれ独立した島状となり、その島が一方向に並んだ不連続な膜のいずれの状態でもよく、粒界が形成されていればよい。また、一定間隔で規則的に設けられた複数の凸部14aそれぞれに無機微粒子層15が形成されることにより、無機微粒子層15の形成パターンが縞状(一次元格子状)となりワイヤグリッド構造を呈する。   The inorganic fine particle layer 15 has inorganic fine particles in a linear shape in one direction parallel to the main surface of the substrate 11 (the absorption axis Y direction) by attaching the inorganic fine particles to the top or at least one side wall of the convex portion 14a. It is arranged. “Inorganic fine particles are linearly arranged” means a continuous band-like film in which the inorganic fine particles are mutually connected, and the inorganic fine particles form an independent island by collecting them in a suitable size, and the islands are unidirectional. It may be in any state of a discontinuous film lined up, as long as grain boundaries are formed. Further, by forming the inorganic fine particle layer 15 on each of the plurality of convex portions 14a regularly provided at regular intervals, the formation pattern of the inorganic fine particle layer 15 becomes stripes (one-dimensional lattice shape), and the wire grid structure is formed. Take on.

本発明では、無機微粒子は、該無機微粒子の配列方向の径が長く、配列方向と直交する方向の径が短い形状異方性を有する。また、無機微粒子は使用帯域の波長以下のサイズであって、個々の粒子が完全に孤立化していることが望ましい。   In the present invention, the inorganic fine particles have shape anisotropy in which the diameter of the inorganic fine particles in the arrangement direction is long and the diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction is short. In addition, it is desirable that the inorganic fine particles have a size equal to or less than the wavelength of the use zone, and that the individual particles be completely isolated.

また本発明では無機微粒子層15の光学定数として、吸収軸Y方向(前記無機微粒子の配列方向)の光学定数が透過軸X方向(該無機微粒子の配列方向と直交する方向)の光学定数よりも大であることが肝要である。詳しくは、無機微粒子層15の吸収軸Y方向の屈折率が透過軸X方向の屈折率よりも大であり、吸収軸Y方向の消耗係数が透過軸X方向の消耗係数よりも大であることを特徴とする。この特性を得るためには、無機微粒子層15を、斜めスパッタ法により成膜する。   Further, in the present invention, as the optical constant of the inorganic fine particle layer 15, the optical constant in the absorption axis Y direction (arrangement direction of the inorganic fine particles) is greater than the optical constant in the transmission axis X direction (direction orthogonal to the arrangement direction of the inorganic fine particles). It is important to be large. Specifically, the refractive index in the absorption axis Y direction of the inorganic fine particle layer 15 is larger than the refractive index in the transmission axis X direction, and the consumption coefficient in the absorption axis Y direction is larger than the consumption coefficient in the transmission axis X direction It is characterized by In order to obtain this characteristic, the inorganic fine particle layer 15 is formed by oblique sputtering.

本発明の無機微粒子層15を形成するための斜めスパッタ成膜の様子を図4に示す。なお、ここではイオンビームスパッタの例を示しているが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法であればいずれの方式のものでもよい。   A state of oblique sputtering film formation for forming the inorganic fine particle layer 15 of the present invention is shown in FIG. Although an example of ion beam sputtering is shown here, the present invention is not limited to this, and any method may be used as long as it is a sputtering method.

図4において、1は基板11を支持するステージ、2はターゲット、3はビームソース(イオン源)、4は制御板である。ステージ1は、ターゲット2の法線方向に対して所定角度θ傾斜しており、基板11は凹凸部14の凸部14aの長手方向がターゲット2からの無機微粒子の入射方向に対して直交する向きに配置されている。角度θは、例えば0°から15°である。ビームソース3から引き出されたイオンは、ターゲット2へ照射される。イオンビームの照射によりターゲット2から叩き出された無機微粒子は、基板11の表面に斜め方向から入射して付着する。このとき、基板11上に一定間隔(例えば50mm)で平板状の制御板4を配置すれば基板11表面への入射粒子の方向を制御し、凸部14aの側壁部にのみ粒子を堆積させることができる。このときの無機微粒子層15の膜厚は、200nm以下であることが好ましい。   In FIG. 4, 1 is a stage for supporting a substrate 11, 2 is a target, 3 is a beam source (ion source), and 4 is a control plate. The stage 1 is inclined at a predetermined angle θ with respect to the normal direction of the target 2, and in the substrate 11, the longitudinal direction of the convex portion 14 a of the uneven portion 14 is orthogonal to the incident direction of the inorganic fine particles from the target 2 Is located in The angle θ is, for example, 0 ° to 15 °. The ions extracted from the beam source 3 are irradiated to the target 2. The inorganic fine particles knocked out of the target 2 by the irradiation of the ion beam are incident on the surface of the substrate 11 from an oblique direction and adhere. At this time, if the flat control plate 4 is disposed on the substrate 11 at a constant interval (for example, 50 mm), the direction of incident particles on the surface of the substrate 11 is controlled to deposit particles only on the side wall of the convex portion 14a. Can. The film thickness of the inorganic fine particle layer 15 at this time is preferably 200 nm or less.

以上のように、スパッタリング法により成膜時に基板11をターゲット2に対して傾斜させて無機微粒子の入射方向を制限することにより、凸部14aの頂部または一側面部に選択的に形成されて配列方向の径が長く、配列方向と直交する方向の径が短い形状異方性を有する無機微粒子が線状に配列されてなり、吸収軸Y方向の光学定数が透過軸X方向の光学定数よりも大となる無機微粒子層15を得ることができる。   As described above, the substrate 11 is inclined with respect to the target 2 at the time of film formation by sputtering to restrict the incident direction of the inorganic fine particles, thereby selectively forming the array on the top or one side of the convex portion 14a. Inorganic particles having shape anisotropy in which the diameter in the direction is long and the diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction is short are linearly arranged, and the optical constant in the absorption axis Y direction is greater than the optical constant in the transmission axis X direction The inorganic fine particle layer 15 which becomes large can be obtained.

ここで、無機微粒子層15に用いられる材料(無機微粒子を構成する材料)としては、偏光素子10として使用帯域に応じて適切な材料が選択される必要がある。すなわち、金属材料や半導体材料がこれを満たす材料であり、具体的には金属材料として、Al,Ag,Cu,Au,Mo,Cr,Ti,W,Ni,Fe,Si,Ge,Te,Sn単体もしくはこれらを含む合金が挙げられる。また半導体材料としては、Si,Ge,Te,ZnOが挙げられる。さらに、FeSi(特にβ−FeSi),MgSi,NiSi,BaSi,CrSi,CoSiなどのシリサイド系材料が適している。 Here, as a material (material which comprises inorganic fine particles) used for inorganic fine particle layer 15, it is necessary to choose a suitable material according to a use zone as polarizing element 10. That is, a metal material or a semiconductor material is a material that satisfies this, and specifically, as a metal material, Al, Ag, Cu, Au, Mo, Cr, Ti, W, Ni, Fe, Si, Ge, Te, Sn There may be mentioned elemental metals or alloys containing these. In addition, examples of the semiconductor material include Si, Ge, Te, and ZnO. Furthermore, silicide-based materials such as FeSi 2 (especially β-FeSi 2 ), MgSi 2 , NiSi 2 , BaSi 2 , CrSi 2 , CoSi 2 and the like are suitable.

また無機微粒子層15に用いられる材料が半導体材料の場合、その吸収作用には半導体のバンドギャップエネルギーが関与している。なぜなら、このエネルギー以下の光を吸収するからである。従って半導体材料を可視光の偏光素子とする場合にはバンドギャップエネルギーは使用帯域以下になっている事が必要である。例えば、可視光使用を考えた場合には波長400nm以上での吸収、すなわちバンドギャップとしては3.1eV以下の材料を使用する必要がある。バンドギャップエネルギーは非特許文献4に記載されているように、微粒子のサイズにも依存し、特に数nmになると急激に上昇する傾向があるので、このようなサイズ効果も考慮して材料とその厚みを決定する必要がある。このような観点からバルク状態でのバンドギャップエネルギーが小さい半導体材料が好ましく、例えば、Geはバルク状態でのバンドギャップエネルギーが0.67eV(波長約1.85μm)と小さいので、可視光用偏光素子としては望ましい材料である。   When the material used for the inorganic fine particle layer 15 is a semiconductor material, the band gap energy of the semiconductor is involved in the absorption action. Because, it absorbs light less than this energy. Therefore, when the semiconductor material is used as a polarizing element for visible light, the band gap energy needs to be less than the use band. For example, when using visible light, absorption at a wavelength of 400 nm or more, that is, a material having a band gap of 3.1 eV or less needs to be used. As described in Non-Patent Document 4, the band gap energy also depends on the size of the fine particle, and tends to increase rapidly especially when it becomes several nm. It is necessary to determine the thickness. From such a viewpoint, a semiconductor material having a small band gap energy in the bulk state is preferable. For example, since Ge has a small band gap energy in the bulk state of 0.67 eV (wavelength of about 1.85 μm), a polarizing element for visible light Is a desirable material.

以上の構成とすることにより、偏光素子10は、可視光域で所望の消光比を持ちつつ、従来の偏光素子よりも耐久性の高いものとなる。   By adopting the above configuration, the polarizing element 10 has a desired extinction ratio in the visible light range, and is more durable than the conventional polarizing element.

また、必要に応じて、基板表面、裏面に反射防止膜をコートすることで、空気と基板の界面での反射を防止し、透過軸透過率を向上させることができる。反射防止膜としては、一般的に用いられるMgFなどの低屈折率膜や、低屈折率膜と高屈折率膜で構成される多層膜などで構わない。また、図1に示す構成とした後、その表面にSiOなどの使用帯域で透明な物質を保護膜として偏光特性に影響を与えない範囲の膜厚でコートすることは、耐湿性の向上など信頼性向上に有効である。但し、無機微粒子の光学的特性は周囲の屈折率によっても影響を受けるため、保護膜の形成により偏光特性の変化が生じる場合がある。また入射光に対する反射率は保護膜の光学厚さ(屈折率×保護膜の膜厚)によっても変化するので、保護膜材料とその膜厚は、これらを考慮して選択されるべきである。材料としては屈折率が2以下、消衰係数が零に近い物質が望ましい。このような物質としてSiO、Alなどがある。これらは一般的な真空成膜法(化学気相成長法、スパッタ法、蒸着法など)や、これらが液体中に分散された状態のゾルを、スピンコート法、ディッピング法などで成膜可能である。さらに非特許文献5に記載されているような自己組織化膜も使用可能である。耐湿性向上の目的では撥水性の自己組織化膜が好ましい。Perfluorodecyltrichlorosilane(FDTS)、Octadecanetrichlorosilane(OTS)などがその一例である。撥水性を有するので防汚対策の面からも有効である。これから、薬品メーカー、例えば米国Gelest社より購入可能でありディッピングにより成膜できる。また、気相成長によっても成膜可能で、米国Applied Microstructures社より専用装置も販売されている。なお、このようなシラン系の自己組織化膜の場合には、密着性を向上する目的で、偏光素子上に密着層としてSiOを上記方法でコートした後に自己組織化膜を堆積させてもよい。 In addition, by coating an antireflective film on the front surface and the back surface of the substrate as necessary, it is possible to prevent reflection at the interface between air and the substrate and to improve the transmission axis transmittance. The antireflective film may be a low refractive index film such as MgF 2 generally used, or a multilayer film composed of a low refractive index film and a high refractive index film. Also, after the configuration shown in FIG. 1, it is possible to coat the surface with a transparent substance such as SiO 2 as a protective film with a film thickness in a range that does not affect the polarization characteristics, such as improvement of moisture resistance, etc. It is effective for improving reliability. However, since the optical properties of the inorganic fine particles are also affected by the refractive index of the surroundings, the formation of the protective film may cause changes in the polarization properties. In addition, since the reflectance for incident light also changes depending on the optical thickness of the protective film (refractive index × protective film thickness), the protective film material and the film thickness should be selected in consideration of these. As a material, a material having a refractive index of 2 or less and an extinction coefficient close to zero is desirable. Such materials include SiO 2 , Al 2 O 3 and the like. These can be deposited by spin coating, dipping, etc., using a general vacuum deposition method (chemical vapor deposition, sputtering, evaporation, etc.), or sol in the state where they are dispersed in a liquid. is there. Furthermore, a self-assembled film as described in Non-Patent Document 5 can also be used. A water-repellent self-assembled film is preferred for the purpose of improving the moisture resistance. Perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS), Octadecainetrichlorosilane (OTS), etc. are examples thereof. Since it has water repellency, it is also effective in terms of antifouling measures. From this, it can be purchased from a chemical maker, for example, Gelest, USA, and can be deposited by dipping. Moreover, film formation is also possible by vapor deposition, and a dedicated apparatus is also sold by Applied Microstructures, Inc. in the United States. In the case of such a silane-based self-assembled film, for the purpose of improving adhesion, the self-assembled film may be deposited after coating SiO 2 as the adhesive layer on the polarizing element by the above method. Good.

次に、本発明に係る偏光素子の第2の実施の形態における構成について説明する。
本実施の形態では、金属からなり前記基板の主面と平行な一方向に延びた帯状薄膜が該基板上に一定間隔に設けられてなる反射層と、前記反射層上に形成された誘電体層とを備え、前記無機微粒子層は前記帯状薄膜に対応する位置であって前記誘電体層上に形成されてなることを特徴とするものである。
Next, the configuration of the second embodiment of the polarizing element according to the present invention will be described.
In this embodiment, a reflective layer formed of a metal and having a thin strip extending in one direction parallel to the main surface of the substrate and provided on the substrate at regular intervals, and a dielectric formed on the reflective layer And a layer, wherein the inorganic fine particle layer is formed on the dielectric layer at a position corresponding to the strip-like thin film.

図5は、本発明に係る偏光素子の第2の実施の形態における構成例を示す概略図である。図5(a)は偏光素子20の断面図、図5(b)は偏光素子20の平面図である。
図5に示すように、可視光に対し透明な基板21の表面に設けられた反射層22を構成する薄膜22aと誘電体層23の積層構造の上に無機微粒子層25を選択的に形成することにより、該無機微粒子層25を基板21上で一定間隔に並べられたワイヤグリッド構造としたものである。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of the configuration of the second embodiment of the polarizing element according to the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view of the polarizing element 20, and FIG. 5B is a plan view of the polarizing element 20.
As shown in FIG. 5, the inorganic fine particle layer 25 is selectively formed on the laminated structure of the thin film 22a constituting the reflective layer 22 provided on the surface of the substrate 21 transparent to visible light and the dielectric layer 23. Thus, the inorganic fine particle layer 25 has a wire grid structure arranged on the substrate 21 at regular intervals.

ここで、基板21は、第1の実施の形態における基板11と同じ材料から構成されるものである。   Here, the substrate 21 is made of the same material as the substrate 11 in the first embodiment.

反射層22は、金属からなり基板21の主面と平行な一方向(吸収軸Y方向)に帯状に延びた薄膜22aが基板21上に配列されてなるものである。反射層22の構成材料には、種々の材料を用いることができ、例えばAl,Ag,Cu,Mo,Cr,Ti,Ni,W,Fe,Si,Ge,Teなどの金属あるいは半導体材料を用いることができる。なお、金属材料以外にも、例えば着色等により表面の反射率が高く形成された金属以外の無機膜や樹脂膜で構成されていてもよい。   The reflective layer 22 is formed by arranging thin films 22 a made of metal and extending in a band shape in one direction (the absorption axis Y direction) parallel to the main surface of the substrate 21 on the substrate 21. Various materials can be used as the constituent material of the reflective layer 22. For example, metals such as Al, Ag, Cu, Mo, Cr, Ti, Ni, W, Fe, Si, Ge, Te, or semiconductor materials are used. be able to. In addition to the metal material, for example, an inorganic film or resin film other than a metal having a high surface reflectance due to coloring or the like may be used.

薄膜22aは、可視光域の波長よりも小さいピッチで基板21の表面に配列され、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いた上記金属膜のパターン加工によって形成されるもの(金属格子)である。反射層22は、ワイヤグリッド型偏光子としての機能を有し、基板21の表面に入射した光のうち、ワイヤグリッドの長手方向に平行な方向(Y軸方向)に電界成分をもつ偏光波(TE波(S波))を減衰させ、ワイヤグリッドの長手方向と直交する方向(X軸方向)に電界成分をもつ偏光波(TM波(P波))を透過させる。   The thin film 22a is arranged on the surface of the substrate 21 at a pitch smaller than the wavelength of the visible light region, and is formed by, for example, patterning of the metal film using a photolithography technique (metal grating). The reflective layer 22 has a function as a wire grid type polarizer, and among the light incident on the surface of the substrate 21, a polarized wave having an electric field component in the direction parallel to the longitudinal direction of the wire grid (Y axis direction) TE waves (S waves) are attenuated, and polarized waves (TM waves (P waves)) having electric field components in the direction (X-axis direction) orthogonal to the longitudinal direction of the wire grid are transmitted.

なお、反射層22(薄膜22a)のピッチ、ライン幅/ピッチ、薄膜高さ(厚さ、格子深さ)、薄膜長さ(格子長さ)は、それぞれ以下の範囲とするのが好ましい。
0.05μm<ピッチ<0.8μm
0.1<(ライン幅/ピッチ)<0.9
0.01μm<薄膜高さ<1μm
0.05μm<薄膜長さ
The pitch, line width / pitch, thin film height (thickness, grating depth), and thin film length (grating length) of the reflective layer 22 (thin film 22a) are preferably in the following ranges, respectively.
0.05 μm <pitch <0.8 μm
0.1 <(line width / pitch) <0.9
0.01 μm <thin film height <1 μm
0.05 μm <thin film length

誘電体層23は、基板21の表面にスパッタ法、気相成長法、蒸着法などの一般的な真空成膜法あるいはゾルゲル法(例えばスピンコート法によりゾルをコートし熱硬化によりゲル化させる方法)により成膜されたSiOなどの可視光に対して透明な光学材料で形成されている。誘電体層23は、無機微粒子層25の下地層を形成するとともに、後述するように、無機微粒子層25で反射した偏光に対して、無機微粒子層25を透過し反射層22で反射した当該偏光の位相が半波長ずれる膜厚で形成されている。具体的には1〜500nmの範囲で適宜設定するとよい。当該偏光の位相を調整し干渉効果を高める目的で形成され、半波長ずれる膜厚が望ましいが、無機微粒子層が吸収効果を有するので反射した光を吸収する事ができ、膜厚が最適化されていなくてもコントラストの向上は実現でき、実用上は、所望の偏光特性と実際の作製工程の兼ね合いで決定してかまわない。実用上の膜厚範囲は1〜500nmである。 The dielectric layer 23 is formed by coating the surface of the substrate 21 with a general vacuum film forming method such as sputtering method, vapor phase growth method, vapor deposition method or sol gel method (for example, spin coating method and gelation by heat curing) The optical material is transparent to visible light such as SiO 2 formed by The dielectric layer 23 forms a base layer of the inorganic fine particle layer 25 and, as described later, the polarized light reflected by the inorganic fine particle layer 25 passes through the inorganic fine particle layer 25 and is reflected by the reflective layer 22. The film thickness is formed such that the phase of the phase shift by half wavelength. Specifically, it is preferable to set appropriately in the range of 1 to 500 nm. The film thickness is preferably formed for the purpose of adjusting the phase of the polarization and enhancing the interference effect, and a half wavelength shift is desirable. However, since the inorganic fine particle layer has an absorption effect, it can absorb reflected light and the film thickness is optimized. Even if it is not used, improvement in contrast can be realized, and in practice, it may be determined in consideration of the desired polarization characteristics and the actual fabrication process. The practical film thickness range is 1 to 500 nm.

誘電体層23を構成する材料は、SiO、Al、MgFなどの一般的な材料を用いることができる。これらは、スパッタ、気相成長法、蒸着法などの一般的な真空成膜法やゾル状の物質を基板上にコートし熱硬化させることで薄膜化が可能である。また、誘電体層23の屈折率は1より大、2.5以下とすることが好ましい。無機微粒子層25の光学特性は、周囲の屈折率によっても影響を受けるため、誘電体層材料により偏光素子特性を制御する事も可能である。 The material constituting the dielectric layer 23 may be formed of commonly available materials, such as SiO 2, Al 2 O 3, MgF 2. These films can be thinned by applying a general vacuum film forming method such as sputtering, vapor phase growth, vapor deposition or the like, or coating a sol-like substance on a substrate and thermally curing it. The refractive index of the dielectric layer 23 is preferably greater than 1 and 2.5 or less. Since the optical properties of the inorganic fine particle layer 25 are also influenced by the refractive index of the surroundings, it is also possible to control the polarization element properties by the dielectric layer material.

無機微粒子層25は、薄膜22aに対応する位置であって誘電体層23上に無機微粒子を付着させることにより、基板21の主面と平行な一方向(吸収軸Y方向)に該無機微粒子が線状に配列されてなるものである。また、一定間隔で規則的に設けられた複数の薄膜22aそれぞれの上に無機微粒子層25が形成されることにより、無機微粒子層25の形成パターンが縞状となりワイヤグリッド構造を呈する。   The inorganic fine particle layer 25 is a position corresponding to the thin film 22 a, and by adhering the inorganic fine particles on the dielectric layer 23, the inorganic fine particles are arranged in one direction (absorption axis Y direction) parallel to the main surface of the substrate 21. It is arranged linearly. In addition, the inorganic fine particle layer 25 is formed on each of the plurality of thin films 22a regularly provided at regular intervals, so that the formation pattern of the inorganic fine particle layer 25 becomes stripe-like and has a wire grid structure.

図5では、無機微粒子層25は、薄膜22aの長手方向(Y軸方向)に平行に長軸方向を有するとともに長手方向に直交する方向(X軸方向)に短軸方向を有する長楕円形状の島状の無機微粒子25aがY軸方向に配列された構成となっている。また、無機微粒子25aは使用帯域の波長以下のサイズであって、個々の粒子が完全に孤立化していることが望ましい。   In FIG. 5, the inorganic fine particle layer 25 has a long oval shape having a long axis direction parallel to the longitudinal direction (Y axis direction) of the thin film 22a and a short axis direction in the direction (X axis direction) orthogonal to the longitudinal direction. The island-shaped inorganic fine particles 25a are arranged in the Y-axis direction. In addition, it is desirable that the inorganic fine particles 25a have a size equal to or less than the wavelength of the use band, and that the individual particles be completely isolated.

本発明では無機微粒子層25の光学定数として、吸収軸Y方向(前記無機微粒子の配列方向)の光学定数が透過軸X方向(該無機微粒子の配列方向と直交する方向)の光学定数よりも大であることを特徴とする。詳しくは、無機微粒子層25の吸収軸Y方向の屈折率が透過軸X方向の屈折率よりも大であり、吸収軸Y方向の消耗係数が透過軸X方向の消耗係数よりも大であることを特徴とする。この特性を得るためには、無機微粒子層25を、斜めスパッタ法により成膜する。その詳細は第1の実施の形態で示した方法と同じである。また、無機微粒子層25に用いる材料も第1の実施の形態における無機微粒子層15で用いる材料と同じである。   In the present invention, as the optical constant of the inorganic fine particle layer 25, the optical constant in the absorption axis Y direction (arrangement direction of the inorganic fine particles) is larger than the optical constant in the transmission axis X direction (direction orthogonal to the arrangement direction of the inorganic fine particles). It is characterized by being. Specifically, the refractive index in the absorption axis Y direction of the inorganic fine particle layer 25 is larger than the refractive index in the transmission axis X direction, and the consumption coefficient in the absorption axis Y direction is larger than the consumption coefficient in the transmission axis X direction It is characterized by In order to obtain this characteristic, the inorganic fine particle layer 25 is formed by oblique sputtering. The details are the same as the method shown in the first embodiment. Further, the material used for the inorganic fine particle layer 25 is also the same as the material used for the inorganic fine particle layer 15 in the first embodiment.

以上のように構成される本実施形態の偏光素子20は、基板21の表面側、即ち、帯状の薄膜22a、誘電体層23及び無機微粒子層25の形成面側が光入射面とされる。そして、偏光素子20は、光の透過、反射、干渉、光学異方性による偏光波の選択的光吸収の4つの作用を利用することで、反射層22のワイヤグリッド長手方向に平行な電界成分(Y軸方向)をもつ偏光波(TE波(S波))を減衰させるとともに、ワイヤグリッド長手方向に垂直な電界成分(X軸方向)をもつ偏光波(TM波(P波))を透過させる。   In the polarizing element 20 of the present embodiment configured as described above, the surface side of the substrate 21, that is, the side on which the strip-like thin film 22a, the dielectric layer 23, and the inorganic fine particle layer 25 are formed is the light incident surface. The polarizing element 20 utilizes the four effects of light transmission, reflection, interference, and selective light absorption of polarized waves by optical anisotropy to make the electric field component parallel to the wire grid longitudinal direction of the reflective layer 22 Attenuates polarized waves (TE waves (S waves)) with (Y axis direction) and transmits polarized waves (TM waves (P waves)) with electric field component (X axis direction) perpendicular to the longitudinal direction of the wire grid Let

すなわち、図6(a)に示すように、TE波は、形状異方性を有する無機微粒子25aからなる無機微粒子層25の光学異方性による偏光波の選択的光吸収作用によって減衰される。薄膜22aはワイヤグリッドとして機能し、図6(b)に示すように、無機微粒子層25及び誘電体層23を透過したTE波を反射する。このとき、無機微粒子層25を透過し薄膜22aで反射したTE波の位相が半波長ずれるように誘電体層23を構成することによって、薄膜22aで反射したTE波は無機微粒子層25で反射したTE波と干渉により打ち消し合って減衰される。以上のようにしてTE波の選択的減衰を行うことができる。前記のように半波長ずれる膜厚が望ましいが、無機微粒子層が吸収効果を有するので、誘電体層の膜厚が最適化されていなくてもコントラストの向上は実現でき、実用上は、所望の偏光特性と実際の作製工程における経済的効率から決定されてかまわない。   That is, as shown in FIG. 6A, the TE wave is attenuated by the selective light absorption function of the polarized wave due to the optical anisotropy of the inorganic fine particle layer 25 made of the inorganic fine particle 25a having shape anisotropy. The thin film 22a functions as a wire grid, and reflects TE waves transmitted through the inorganic fine particle layer 25 and the dielectric layer 23, as shown in FIG. 6 (b). At this time, the TE wave reflected by the thin film 22 a was reflected by the inorganic fine particle layer 25 by configuring the dielectric layer 23 so that the phase of the TE wave transmitted through the inorganic fine particle layer 25 and reflected by the thin film 22 a is shifted by half. It cancels and attenuates by TE wave and interference. As described above, the TE wave can be selectively attenuated. As described above, it is desirable that the film thickness is shifted by a half wavelength, but since the inorganic fine particle layer has an absorption effect, improvement in contrast can be realized even if the film thickness of the dielectric layer is not optimized. It may be determined from the polarization characteristics and the economic efficiency in the actual preparation process.

また、出射側で低反射が必要な場合には、逆に反射層側から光を入射すればよい。この場合も無機微粒子層の選択的吸収効果により、前記と同等の透過コントラストが得られる。後記のように、透過コントラストの大きさは反射層厚に依存するからである。これを実際の使用について当てはめると、例えば後述する本発明の液晶プロジェクターの光学エンジン部分(図13)において、液晶パネルへの望ましくない反射光を避ける目的で入射偏光板10Aに本発明の偏光板を使用する場合には、本偏光板の膜面(図6の無機微粒子層25側)を液晶パネル側に向くように配置する。そうする事により、望ましくない反射光は、光源側に戻る事となる。出射偏光板10Bもしくは10Cとして本発明の偏光板を使用する場合にも同様に本偏光板の膜面(図6の無機微粒子層25側)を液晶パネル側に向けるとよい。入射偏光板と出射偏光板に使用する場合とでは本偏光板への光の入射方向が逆になるが、前記のようにどちら側から光を入射させても同等の透過コントラストが得られるので実用上問題ない。   In addition, when low reflection is required on the exit side, light may be incident from the side of the reflective layer. Also in this case, the transmission contrast equivalent to the above can be obtained by the selective absorption effect of the inorganic fine particle layer. As described later, the magnitude of the transmission contrast depends on the reflective layer thickness. If this is applied to actual use, for example, in the optical engine portion (FIG. 13) of the liquid crystal projector of the present invention described later, the polarizing plate of the present invention is used as the incident polarizing plate 10A for the purpose of avoiding unwanted reflected light to the liquid crystal panel. When used, the film surface of the present polarizing plate (the inorganic fine particle layer 25 side in FIG. 6) is disposed so as to face the liquid crystal panel. By doing so, unwanted reflected light will return to the light source side. When the polarizing plate of the present invention is used as the output polarizing plate 10B or 10C, the film surface (the inorganic fine particle layer 25 side in FIG. 6) of the polarizing plate may be similarly directed to the liquid crystal panel side. The incident direction of the light to this polarizing plate is opposite between the case of using for the incident polarizing plate and the case of using the outgoing polarizing plate, but the same transmission contrast can be obtained even if the light is incident from either side as described above. Above no problem.

偏光素子20は、例えば以下のようにして製造することができる。即ち、基板21に金属膜及び誘電膜を積層し、フォトリソグラフィなどにより金属膜及び誘電膜の格子パターンを形成した後、斜めスパッタ成膜法により無機微粒子層25を形成する。斜めスパッタ成膜時の入射角度を調節することで、帯状薄膜22a及び誘電体層23からなる凸部の頂点付近に集中的に微粒子を堆積させることが可能となる。   The polarizing element 20 can be manufactured, for example, as follows. That is, a metal film and a dielectric film are laminated on the substrate 21 and a lattice pattern of the metal film and the dielectric film is formed by photolithography or the like, and then the inorganic fine particle layer 25 is formed by the oblique sputtering film forming method. By adjusting the incident angle at the time of oblique sputtering film formation, it is possible to deposit fine particles intensively in the vicinity of the apex of the convex portion composed of the thin film strip 22 a and the dielectric layer 23.

上記以外にも、透明基板上に透明材料を一次元格子状に形成し、この格子の凸部上に金属層、誘電体層及び無機微粒子層を順次斜め成膜により積層する方法も適用可能である。更には、基板上に金属膜、誘電膜、微粒子膜を順次積層した後、これらを一括して一次元格子状にエッチングする方法を用いてもよい。   In addition to the above, it is also possible to apply a method in which a transparent material is formed in a one-dimensional lattice shape on a transparent substrate, and a metal layer, a dielectric layer and an inorganic fine particle layer are sequentially laminated by oblique film formation on convex portions of this lattice. is there. Furthermore, a metal film, a dielectric film, and a fine particle film may be sequentially stacked on a substrate, and then these may be collectively etched in a one-dimensional lattice.

更に、図7に示すように、基板21上に反射層22を一次元格子状に形成した後、誘電体層23を基板21の表面全域に形成する。これにより、誘電体層23は、反射層22の帯状薄膜22aの直上で凸部、帯状薄膜22a間で凹部となる凹凸形状を有する。その後、斜めスパッタ成膜法により、誘電体層23の凸部の頂部の側面部に無機微粒子層25を形成することで、図5の例と同様な作用効果を有する偏光素子を作製することができる。無機微粒子層25の形成領域は図示する誘電体層23の頂部の一側面部に限らず、両側面部であってもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 7, after the reflective layer 22 is formed in a one-dimensional lattice on the substrate 21, the dielectric layer 23 is formed on the entire surface of the substrate 21. Thereby, the dielectric layer 23 has a convex-concave shape which is a convex portion immediately above the strip-like thin film 22 a of the reflective layer 22 and a recess between the strip-like thin film 22 a. Thereafter, the inorganic fine particle layer 25 is formed on the side portion of the top of the convex portion of the dielectric layer 23 by the oblique sputtering film forming method to manufacture a polarizing element having the same function and effect as the example of FIG. it can. The region in which the inorganic fine particle layer 25 is formed is not limited to one side surface portion of the top portion of the dielectric layer 23 shown in the drawing, but may be both side surface portions.

なお、本発明の偏光素子として、図5において誘電体層23を省略した構成の偏光素子としてもよい。すなわち、可視光に対し透明な基板21の表面に設けられた反射層22を構成する薄膜22aの上に無機微粒子層25を選択的に形成することにより、該無機微粒子層25を基板21上で一定間隔に並べられたワイヤグリッド構造とする。この構成でも、可視光域で所望の消光比(コントラスト:透過軸透過率/吸収軸透過率)を持たせることが可能である。   In addition, as a polarizing element of this invention, it is good also as a polarizing element of the structure which abbreviate | omitted the dielectric material layer 23 in FIG. That is, the inorganic fine particle layer 25 is selectively formed on the substrate 21 by selectively forming the inorganic fine particle layer 25 on the thin film 22 a constituting the reflective layer 22 provided on the surface of the substrate 21 transparent to visible light. The wire grid structure is arranged at regular intervals. Even in this configuration, it is possible to provide a desired extinction ratio (contrast: transmission axis transmittance / absorption axis transmittance) in the visible light range.

つぎに、液晶プロジェクターにおける出射面迷光対策(ゴースト対策)として、偏光素子20の裏面側に選択的光吸収層を設けた例を説明する。
図8はその偏光素子20Aの概略構成を示す側断面図である。なお、図において上述の偏光素子20と同一構成部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, an example in which a selective light absorbing layer is provided on the back surface side of the polarizing element 20 will be described as a countermeasure against stray light at the output surface (a countermeasure against ghost) in the liquid crystal projector.
FIG. 8 is a side sectional view showing a schematic configuration of the polarizing element 20A. In the figure, the same components as those of the polarizing element 20 described above are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.

本実施形態の偏光素子20Aは、基板21の表面(一方の面)に、一次元格子状の反射層22が形成されており、この反射層22の上に誘電体層23及び無機微粒子層25が順次形成されている。そして、基板21の裏面(他方の面)には、誘電材料からなる凹凸部26と、この凹凸部26の凸部の頂部又は少なくとも一側面部に形成された第2の無機微粒子層27とからなる光学異方性による偏光波の選択的光吸収層28が設けられている。   In the polarizing element 20A of the present embodiment, a reflection layer 22 in the form of a one-dimensional lattice is formed on the surface (one surface) of the substrate 21. The dielectric layer 23 and the inorganic fine particle layer 25 are formed on the reflection layer 22. Are sequentially formed. Then, on the back surface (the other surface) of the substrate 21, the uneven portion 26 made of a dielectric material and the second inorganic fine particle layer 27 formed on the top or at least one side surface of the convex portion of the uneven portion 26. A selective light absorbing layer 28 of polarized light due to optical anisotropy is provided.

この光学異方性による偏光波の選択的光吸収層28が設けられていない偏光素子20においては、基板21の裏面側が反射層22による鏡面を呈するため、偏光素子を透過し当該偏光素子の次段に配置されたレンズ等の他の光学素子で反射して戻った光は、上記鏡面で再び反射されることになる。このような迷光は、液晶プロジェクターにおいてゴースト等の画質の劣化を引き起こす。   In the polarizing element 20 in which the selective light absorbing layer 28 of the polarized light wave due to this optical anisotropy is not provided, the back surface side of the substrate 21 exhibits a mirror surface by the reflective layer 22. The light reflected back by the other optical element such as the lens disposed in the step will be reflected again by the mirror surface. Such stray light causes degradation of image quality such as ghost in a liquid crystal projector.

本実施形態では、基板21の裏面側に上記構成の光学異方性による偏光波の選択的光吸収層28を設けることにより、上記迷光を吸収し反射層22における反射を防止する。光学異方性による偏光波の選択的光吸収層28を構成する凹凸部26は、誘電体層23と同様な材料からなるとともに、反射層22の帯状薄膜22aが延びる方向と同一方向に延びるように形成された一次元格子状に形成されている。第2の無機微粒子層27は、凹凸部26の凸部の頂部又は側面部に無機微粒子が線状に配列されて形成されており、基板21表面側の無機微粒子層25と同様な材料で構成されることにより、基板21裏面からの入射光の選択的光吸収効果を出現させる。   In the present embodiment, the stray light is absorbed by providing the selective light absorbing layer 28 of the polarized light with the optical anisotropy of the above configuration on the back surface side of the substrate 21, and the reflection in the reflective layer 22 is prevented. The concavo-convex portion 26 constituting the selective light absorption layer 28 of polarized light by optical anisotropy is made of the same material as the dielectric layer 23, and extends in the same direction as the strip thin film 22a of the reflection layer 22 extends. Are formed in a one-dimensional grid shape. The second inorganic fine particle layer 27 is formed by arranging the inorganic fine particles in a line at the top or side of the convex portion of the concavo-convex portion 26, and is made of the same material as the inorganic fine particle layer 25 on the surface side of the substrate 21. As a result, the selective light absorption effect of the incident light from the back surface of the substrate 21 is exhibited.

凹凸部26の形成方法としては、誘電体層23の形成方法と同様にスパッタ法やゾルゲル法等によって形成される。凹凸形状の付与は、フォトリソグラフィ技術を用いたパターン加工やナノインプリント法によるプレス形成が好適である。第2の無機微粒子層27の形成方法としては、基板21表面側の無機微粒子層25の形成方法と同様な斜め成膜が好適である。第2の無機微粒子層27は、凹凸部26の凸部の頂部又は一側面部あるいは両側面部に形成される。   The method for forming the concavo-convex portion 26 is the same as the method for forming the dielectric layer 23, and is formed by a sputtering method, a sol-gel method, or the like. The provision of the uneven shape is preferably pattern processing using a photolithography technique or press formation using a nanoimprint method. As the method of forming the second inorganic fine particle layer 27, oblique film formation similar to the method of forming the inorganic fine particle layer 25 on the surface side of the substrate 21 is preferable. The second inorganic fine particle layer 27 is formed on the top or one side or both sides of the convex portion of the uneven portion 26.

あるいは、偏光素子20Aの別の作製方法として、図1に示す偏光素子10と図5に示す偏光素子20とを用いて、お互いの基板11,21の裏面同士を透明接着剤により貼り合わせて偏光素子20Aとしてもよい。この場合、無機微粒子層15、25の無機微粒子の配列方向が揃うようにするとよい。   Alternatively, as another manufacturing method of the polarizing element 20A, using the polarizing element 10 shown in FIG. 1 and the polarizing element 20 shown in FIG. The element 20A may be used. In this case, it is preferable that the arrangement direction of the inorganic fine particles of the inorganic fine particle layers 15 and 25 be aligned.

つぎに、液晶プロジェクターにおける別のゴースト対策として、基板21と反射層22との間に反射防止層を設けた例を説明する。
図9はその偏光素子20Bの概略構成を示す側断面図である。なお、図において上述の偏光素子20と同一構成部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, an example in which an anti-reflection layer is provided between the substrate 21 and the reflective layer 22 will be described as another ghost countermeasure in the liquid crystal projector.
FIG. 9 is a side sectional view showing a schematic configuration of the polarizing element 20B. In the figure, the same components as those of the polarizing element 20 described above are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.

本実施形態の偏光素子20Bは、上述の偏光素子20Aと同様な目的で構成されている。即ち、本実施形態の偏光素子20Bは、基板21と反射層22との間に、反射防止層29が形成されている。このように一次元格子状の反射層22の直下に反射防止層29を設けることにより、基板21の裏面からの入射光の反射を防止するようにしている。   The polarizing element 20B of the present embodiment is configured for the same purpose as the polarizing element 20A described above. That is, in the polarizing element 20B of the present embodiment, the anti-reflection layer 29 is formed between the substrate 21 and the reflective layer 22. As described above, the reflection preventing layer 29 is provided immediately below the one-dimensional lattice-like reflecting layer 22 so that reflection of incident light from the back surface of the substrate 21 is prevented.

反射防止層29は、例えばカーボンブラック膜等の黒色層が好適である。これにより、基板21裏面からの入射光を効率よく吸収することができる。また、カーボンのほか、酸素欠損したシリコン酸化物層や、反射層22よりも反射率の低い低反射材料層が適用可能である。あるいは無機微粒子層25と同様のものを反射防止層29としてもよい。なお、図示の例では、反射層22と反射防止層29との間で干渉効果を得る事により反射率軽減を図る事を目的として誘電体層2aが設けられている。この誘電体層2a及び反射防止層29の格子形状への加工は、例えば反射層22のパターン加工で同時に行うことができる。   The antireflection layer 29 is preferably a black layer such as a carbon black film, for example. Thereby, the incident light from the back surface of the substrate 21 can be efficiently absorbed. In addition to carbon, a silicon oxide layer lacking oxygen, or a low reflection material layer having a reflectance lower than that of the reflection layer 22 is applicable. Alternatively, the same material as the inorganic fine particle layer 25 may be used as the antireflective layer 29. In the illustrated example, the dielectric layer 2a is provided for the purpose of reducing the reflectance by obtaining an interference effect between the reflective layer 22 and the antireflective layer 29. The processing of the dielectric layer 2 a and the antireflective layer 29 into the lattice shape can be performed simultaneously, for example, by patterning of the reflective layer 22.

さらに、液晶プロジェクターにおけるまた別のゴースト対策として、つぎの方法がある。すなわち基板21について、その表面をラビング処理して、該表面にその後形成される無機微粒子層25の無機微粒子25aの配列方向に対応するように微細なすじが一方向に揃った状態の凹凸からなるテクスチャー構造を形成し、ついで、該ラビング処理後の表面に無機微粒子25aの配列方向に対応するように前述した斜めスパッタ法により形状異方性を有する無機微粒子からなる薄膜(反射防止層)を形成するとよい。前記テクスチャー構造により無機微粒子の長軸方向がすじの長手方向となるように無機微粒子の配列性が向上して薄膜の偏光特性が改善され、ゴースト対策効果を高めることができる。同時に偏光素子としての透過コントラスト特性の増大も期待できる。   Furthermore, there are the following methods as another ghost countermeasure in the liquid crystal projector. That is, the surface of the substrate 21 is subjected to rubbing treatment, and the fine lines are arranged in one direction so as to correspond to the arrangement direction of the inorganic fine particles 25a of the inorganic fine particle layer 25 formed later on the surface. A texture structure is formed, and then a thin film (antireflection layer) made of inorganic fine particles having shape anisotropy is formed on the surface after the rubbing process by the oblique sputtering method described above so as to correspond to the arrangement direction of the inorganic fine particles 25a. It is good to do. The alignment property of the inorganic fine particles is improved by the texture structure so that the long axis direction of the inorganic fine particles becomes the longitudinal direction of the streaks, the polarization characteristic of the thin film is improved, and the ghost countermeasure effect can be enhanced. At the same time, an increase in transmission contrast characteristics as a polarizing element can also be expected.

本発明の第2の実施の形態のバリエーションとして、前記無機微粒子層25上に、前述した誘電体層23/無機微粒子層25の積層構造を1または複数積み重ねた多層構造としてもよい。図10にその構成例を示す。   As a variation of the second embodiment of the present invention, a multilayer structure in which one or more of the laminated structure of the dielectric layer 23 / the inorganic fine particle layer 25 described above is stacked on the inorganic fine particle layer 25 may be used. FIG. 10 shows an example of the configuration.

図10において、偏光素子30は、基板21上に反射層22を構成する帯状薄膜22a、誘電体層23、無機微粒子層25がこの順番で積層されており、該無機微粒子層25上に誘電体層23/無機微粒子層25の積層構造26aがさらに積み重ねられたワイヤグリッド構造となっている。また、この積層構造26aの上にさらに積層構造26aを積み重ねていってもよい。これにより、各層間の干渉効果を高めて所望の波長での透過軸方向コントラストを増大させると同時に、透過型液晶表示装置において好ましくない偏光素子からの反射成分を広範囲に渡り低下させることができ、図5の構成の偏光素子20よりも薄い膜厚で高コントラスト、低反射を実現することができる。   In FIG. 10, in the polarizing element 30, the strip-like thin film 22a constituting the reflective layer 22, the dielectric layer 23, and the inorganic fine particle layer 25 are laminated in this order on the substrate 21, and the dielectric is formed on the inorganic fine particle layer 25. A layered structure 26a of the layer 23 / the inorganic fine particle layer 25 is further stacked to form a wire grid structure. Further, the stacked structure 26a may be further stacked on the stacked structure 26a. As a result, the interference effect between the layers can be enhanced to increase the contrast in the transmission axis direction at a desired wavelength, and at the same time, the reflection component from the polarizing element which is undesirable in the transmissive liquid crystal display can be reduced over a wide range. High contrast and low reflection can be realized with a film thickness thinner than that of the polarizing element 20 having the configuration of FIG.

本発明の偏光素子30の製作方法としては例えばつぎの3つの方法がある。すなわち、第一の方法としては、基板21に反射層材料(金属格子材料)、誘電体膜を積層し、ナノインプリントやフォトリソグラフィなどの手法により一次元格子パターンを形成あるいはエッチングした後、斜めスパッタ成膜法により微粒子を成膜するものである。これによれば斜めスパッタ成膜時の入射角度を調節することで、凸部となった誘電体層23の頂点付近に集中的に無機微粒子を堆積させることが可能である。また第二の方法としては、透明基板上に透明材料を用いて一次元格子形状の凹凸部を形成し、反射層材料、誘電体層材料、無機微粒子材料を順次積層数分斜め成膜により積層するものである。また第三の方法としては、反射層の薄膜(金属格子膜)の上に(誘電体膜/無機微粒子薄膜)の積層構造を積層数分だけ順次積層した後にエッチングするものである。なお無機微粒子材料は完全な島状になっている必要はなく、粒界が形成されていればよい。また誘電体層23と無機微粒子層25はスパッタ成膜及びエッチングによる形成方法と斜めスパッタ成膜による形成方法とを組み合わせて製作してもよい。なお、上記の製造プロセスを実行する上で基板材料の種類に限定は無いが、発熱量の多いプロジェクターに応用する場合には、熱伝導性の高い水晶やサファイア基板が適している。   There are, for example, the following three methods for producing the polarizing element 30 of the present invention. That is, as a first method, a reflective layer material (metal lattice material) and a dielectric film are laminated on the substrate 21 and a one-dimensional lattice pattern is formed or etched by a method such as nanoimprinting or photolithography, and then oblique sputtering is performed. The fine particles are formed by the film method. According to this, it is possible to concentrate the inorganic fine particles in the vicinity of the top of the dielectric layer 23 which has become the convex portion by adjusting the incident angle at the time of oblique sputtering film formation. As a second method, a transparent material is used to form a one-dimensional lattice-shaped uneven portion on a transparent substrate, and a reflective layer material, a dielectric layer material, and an inorganic fine particle material are sequentially stacked by oblique deposition for the number of stacked layers. It is As a third method, a laminated structure of (dielectric film / inorganic fine particle thin film) is sequentially laminated on the thin film (metal lattice film) of the reflective layer by the number of laminated layers and then etching is performed. The inorganic fine particle material does not have to be completely island-like, as long as grain boundaries are formed. The dielectric layer 23 and the inorganic fine particle layer 25 may be manufactured by combining the formation method by sputtering deposition and etching and the formation method by oblique sputtering deposition. There is no limitation on the type of substrate material in carrying out the above manufacturing process, but when applied to a projector with a large amount of heat generation, a quartz or sapphire substrate with high thermal conductivity is suitable.

ところで、これまで述べた構造の偏光素子30のままでは、光の出射面(反射層22)が金属でできているために戻り光がある場合には反射率が高くなってしまう。そこで、本実施の形態においても前述した出射面迷光対策をとるとよい。
図11、図12に本実施の形態における出射面迷光対策例を示す。
By the way, with the polarizing element 30 having the above-described structure as it is, since the light emission surface (reflection layer 22) is made of metal, the reflectance is high when there is return light. Therefore, it is preferable to take measures against the output surface stray light also in the present embodiment.
FIGS. 11 and 12 show an example of a countermeasure against stray light at the exit surface in the present embodiment.

図11は、図8の構成を本実施の形態に適用した例である。
偏光素子30Aは、偏光素子30において、基板21の反射層22形成面とは反対面(裏面)に誘電材料からなる凹凸部26と、この凹凸部26の凸部の頂部又は少なくとも一側面部に形成された第2の無機微粒子層27とからなる光学異方性による偏光波の選択的光吸収層28が設けられてなるものである。
FIG. 11 shows an example in which the configuration of FIG. 8 is applied to the present embodiment.
In the polarizing element 30A, the polarizing element 30A has the convex / concave portion 26 made of a dielectric material on the surface (back surface) opposite to the surface of the substrate 21 on which the reflective layer 22 is formed, A selective light absorbing layer 28 of polarized light according to optical anisotropy, which is formed of the second inorganic fine particle layer 27 formed, is provided.

図12は、図9の構成を本実施の形態に適用した例である。
偏光素子30Bは、偏光素子30において、一次元格子状の反射層22の直下に反射防止層29が設けられ、さらに反射層22と反射防止層29との間で干渉効果を得る目的で誘電体層2aが設けられている。なお、図12において反射層22下の誘電体層2aは無くてもよく、単に反射層22の下に反射防止層29が形成されていてもよい。また、反射防止層29が無機微粒子層25と同じものである場合はコントラストの向上にも寄与するものとなるが、単に戻り光の反射防止をする目的であれば反射層22の下に反射防止層29として該反射層22よりも反射率が低い層(低反射層)を設けるとよい。低反射材料としては反射層22よりも反射率が低ければ効果があり、カーボンや酸素欠損SiOxなどの酸化膜を使用したり、あるいは金属または半導体微粒子などを用いたりすることも可能である。
FIG. 12 shows an example in which the configuration of FIG. 9 is applied to the present embodiment.
In the polarizing element 30B, in the polarizing element 30, the antireflective layer 29 is provided immediately below the reflection layer 22 in the form of a one-dimensional lattice, and a dielectric is additionally provided for the purpose of obtaining an interference effect between the reflective layer 22 and the antireflective layer 29. Layer 2a is provided. In FIG. 12, the dielectric layer 2 a below the reflective layer 22 may not be present, and the antireflective layer 29 may be formed simply below the reflective layer 22. In addition, when the antireflective layer 29 is the same as the inorganic fine particle layer 25, it also contributes to the improvement of the contrast, but for the purpose of simply preventing the return light from being reflected, the antireflective layer under the reflective layer 22 is prevented. It is preferable to provide a layer (low reflective layer) having a lower reflectance than the reflective layer 22 as the layer 29. As the low reflection material, it is effective if the reflectance is lower than that of the reflection layer 22. It is also possible to use an oxide film such as carbon or oxygen deficient SiOx, or to use metal or semiconductor fine particles.

反射層22の下に反射防止層29及び誘電体層2aを付加する場合、あるいは反射防止層29を反射層22直下に作製する場合、これらの膜を反射層用の膜の成膜前に成膜し反射層22形成のためのエッチングの際に同時にエッチングすると、反射層22の帯状薄膜22a直下にのみこれらの層を形成できるので透過特性に影響を与えないことが可能である。   When the antireflective layer 29 and the dielectric layer 2a are added under the reflective layer 22, or when the antireflective layer 29 is formed directly under the reflective layer 22, these films are formed before the film for the reflective layer is formed. If these layers can be formed only immediately below the strip-like thin film 22a of the reflective layer 22 simultaneously with etching for forming the membrane and the reflective layer 22, it is possible not to affect the transmission characteristics.

また、第2の実施形態においても必要に応じて、基板表面、裏面に反射防止膜をコートすることで、空気と基板の界面での反射を防止し、透過軸透過率を向上させることができる。反射防止膜としては、一般的に用いられるMgFなどの低屈折率膜や、低屈折率膜と高屈折率膜で構成される多層膜などで構わない。なお、図5あるいは図7に示す構成とした後、その表面にSiOなどの使用帯域で透明な物質を保護膜として偏光特性に影響を与えない範囲の膜厚でコートすることは、耐湿性の向上など信頼性向上に有効である。但し、無機微粒子の光学的特性は周囲の屈折率によっても影響を受けるため、保護膜の形成により偏光特性の変化が生じる場合がある。また入射光に対する反射率は保護膜の光学厚さ(屈折率×保護膜の膜厚)によっても変化するので、保護膜材料とその膜厚は、これらを考慮して選択されるべきである。材料としては屈折率が2以下、消衰係数が零に近い物質が望ましい。このような物質としてSiO、Alなどがある。これらは一般的な真空成膜法(化学気相成長法、スパッタ法、蒸着法など)や、これらが液体中に分散された状態のゾルを、スピンコート法、ディッピング法などで成膜可能である。さらに非特許文献5に記載されているような自己組織化膜も使用可能である。耐湿性向上の目的では撥水性の自己組織化膜が好ましい。Perfluorodecyltrichlorosilane(FDTS)、Octadecanetrichlorosilane(OTS)などがその一例である。撥水性を有するので防汚対策の面からも有効である。これから、薬品メーカー、例えば米国Gelest社より購入可能でありディッピングにより成膜できる。また、気相成長によっても成膜可能で、米国Applied Microstructures社より専用装置も販売されている。なお、このようなシラン系の自己組織化膜の場合には、密着性を向上する目的で、偏光素子上に密着層としてSiOを上記方法でコートした後に自己組織化膜を堆積させてもよい。 Moreover, also in the second embodiment, by coating an antireflective film on the front surface and the back surface of the substrate as necessary, reflection at the interface between air and the substrate can be prevented, and the transmission axis transmittance can be improved. . The antireflective film may be a low refractive index film such as MgF 2 generally used, or a multilayer film composed of a low refractive index film and a high refractive index film. After the configuration shown in FIG. 5 or FIG. 7, it is possible to coat the surface with a transparent substance such as SiO 2 as a protective film with a film thickness in a range that does not affect the polarization characteristics. It is effective to improve the reliability by improving the However, since the optical properties of the inorganic fine particles are also affected by the refractive index of the surroundings, the formation of the protective film may cause changes in the polarization properties. In addition, since the reflectance for incident light also changes depending on the optical thickness of the protective film (refractive index × protective film thickness), the protective film material and the film thickness should be selected in consideration of these. As a material, a material having a refractive index of 2 or less and an extinction coefficient close to zero is desirable. Such materials include SiO 2 , Al 2 O 3 and the like. These can be deposited by spin coating, dipping, etc., using a general vacuum deposition method (chemical vapor deposition, sputtering, evaporation, etc.), or sol in the state where they are dispersed in a liquid. is there. Furthermore, a self-assembled film as described in Non-Patent Document 5 can also be used. A water-repellent self-assembled film is preferred for the purpose of improving the moisture resistance. Perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS), Octadecainetrichlorosilane (OTS), etc. are examples thereof. Since it has water repellency, it is also effective in terms of antifouling measures. From this, it can be purchased from a chemical maker, for example, Gelest, USA, and can be deposited by dipping. Moreover, film formation is also possible by vapor deposition, and a dedicated apparatus is also sold by Applied Microstructures, Inc. in the United States. In the case of such a silane-based self-assembled film, for the purpose of improving adhesion, the self-assembled film may be deposited after coating SiO 2 as the adhesive layer on the polarizing element by the above method. Good.

つぎに、本発明に係る液晶プロジェクターについて説明する。
本発明の液晶プロジェクターは、光源となるランプと、液晶パネルと、前述した本発明の偏光素子10,20,20A,20B,30,30A,30Bのいずれかとを備えるものである。
Next, a liquid crystal projector according to the present invention will be described.
The liquid crystal projector of the present invention includes a lamp as a light source, a liquid crystal panel, and any one of the polarizing elements 10, 20, 20A, 20B, 30, 30A, and 30B of the present invention described above.

図13に、本発明に係る液晶プロジェクターの光学エンジン部分の構成例を示す。
液晶プロジェクター100の光学エンジン部分は、赤色光LRに対する入射側偏光素子10A、液晶パネル50、出射プリ偏光素子10B、出射メイン偏光素子10Cと、緑色光LGに対する入射側偏光素子10A、液晶パネル50、出射プリ偏光素子10B、出射メイン偏光素子10Cと、青色光LBに対する入射側偏光素子10A、液晶パネル50、出射プリ偏光素子10B、出射メイン偏光素子10Cと、それぞれの出射メイン偏光素子10Cから出てくる光を合成し投射レンズに出射するクロスダイクロプリズム60とを備えている。ここで、本発明の偏光素子10,20,30は、入射側偏光素子10A、出射プリ偏光素子10B、出射メイン偏光素子10Cそれぞれに適用されている。
FIG. 13 shows a configuration example of an optical engine portion of a liquid crystal projector according to the present invention.
The optical engine portion of the liquid crystal projector 100 includes an incident side polarizing element 10A for red light LR, a liquid crystal panel 50, an outgoing pre-polarizing element 10B, an outgoing main polarizing element 10C, an incident side polarizing element 10A for green light LG, a liquid crystal panel 50, Emitting pre-polarizing element 10B, outgoing main polarizing element 10C, incident-side polarizing element 10A for blue light LB, liquid crystal panel 50, outgoing pre-polarizing element 10B, outgoing main polarizing element 10C, and outgoing from outgoing main polarizing element 10C It has a cross dichroic prism 60 which combines incoming light and emits it to a projection lens. Here, the polarizing elements 10, 20, and 30 of the present invention are applied to the incident side polarizing element 10A, the outgoing pre-polarizing element 10B, and the outgoing main polarizing element 10C.

本発明の液晶プロジェクター100では、光源ランプ(不図示)から出射される光をダイクロイックミラー(不図示)により赤色光LR、緑色光LG、青色光LBに分離し、それぞれの光に対応する入射側偏光素子10Aに入射させ、ついでそれぞれの入射側偏光素子10Aで偏光された光LR、LG、LBは液晶パネル50にて空間変調されて出射され、出射プリ偏光素子10B、出射メイン偏光素子10Cを通過した後、クロスダイクロプリズム60にて合成されて投射レンズ(不図示)から投射される構成となっている。光源ランプは高出力のものであっても、強い光に対して優れた耐光特性をもつ本発明の偏光素子10,20,30を用いているため、信頼性の高い液晶プロジェクターを実現することができる。   In the liquid crystal projector 100 of the present invention, light emitted from a light source lamp (not shown) is separated into red light LR, green light LG and blue light LB by a dichroic mirror (not shown), and the incident side corresponding to each light The light LR, LG, and LB polarized by the respective incident-side polarization elements 10A after being incident on the polarization element 10A are spatially modulated by the liquid crystal panel 50 and emitted, and the emission pre-polarization element 10B and the emission main polarization element 10C are After passing, they are combined by the cross dichroic prism 60 and projected from a projection lens (not shown). Even though the light source lamp has a high output, since the polarizing elements 10, 20, and 30 of the present invention having excellent light resistance characteristics against strong light are used, it is possible to realize a highly reliable liquid crystal projector. it can.

なお、本発明の偏光素子は、前記液晶プロジェクターへの適用に限定されるわけではなく、使用環境として熱を受ける偏光素子として好適である。例えば、自動車のカーナビやインパネの液晶ディスプレイの偏光素子として適用することができる。   In addition, the polarizing element of this invention is not necessarily limited to the application to the said liquid-crystal projector, It is suitable as a polarizing element which receives heat as a use environment. For example, it can be applied as a polarizing element of a car navigation system of an automobile or a liquid crystal display of an instrument panel.

以下に、本発明に係る偏光素子における偏光特性を検証した結果を示す。
(実施例1)
まず、図4の斜めスパッタ成膜によって形成した無機微粒子層の光学特性について検証を行った。
図14にこのような斜めイオンビームスパッタによる光学異方性増強効果の実験結果を示す。図14Aに示すように、イオンビームスパッタ法によりガラス基板41の表面に対して10°方向で、基板41を静止状態でGeスパッタ粒子を入射、堆積させてGe粒子膜44を作製した。図14Bは、作製したGe粒子膜44の光学定数(屈折率、消衰定数)の測定結果を示している。測定は分光エリプソメーターにより行った。この時の膜厚は10nmである。この実験では光学異方性が生じたことにより、面内で光学定数すなわち屈折率n及び消衰定数kに違いがあった。なお、比較のために、図15Aに示すように基板41の垂直方向から基板41を回転させながらGeスパッタ粒子を成膜したところ、得られたGe粒子膜44の光学定数として、図15Bに示すように屈折率n及び消衰定数kの光学異方性は生じておらず、各光学定数は文献値に近い値であった。
Hereinafter, results of verification of polarization characteristics of the polarizing element according to the present invention will be shown.
Example 1
First, the optical characteristics of the inorganic fine particle layer formed by the oblique sputtering film formation of FIG. 4 were verified.
FIG. 14 shows the experimental results of the optical anisotropy enhancement effect by such oblique ion beam sputtering. As shown in FIG. 14A, Ge sputtered particles are allowed to enter and deposit on the surface of the glass substrate 41 at 10 ° with respect to the surface of the glass substrate 41 by ion beam sputtering, thereby forming a Ge particle film 44. FIG. 14B shows the measurement results of the optical constants (refractive index, extinction constant) of the Ge particle film 44 produced. The measurement was performed by a spectroscopic ellipsometer. The film thickness at this time is 10 nm. In this experiment, due to the occurrence of optical anisotropy, there is a difference in the optical constant, that is, the refractive index n and the extinction constant k in the plane. For comparison, as shown in FIG. 15A, when Ge sputtered particles were deposited while rotating the substrate 41 from the vertical direction of the substrate 41, the optical constant of the obtained Ge particle film 44 is shown in FIG. 15B. Thus, optical anisotropy of refractive index n and extinction constant k did not occur, and each optical constant had a value close to the literature value.

また、ターゲット2の組成をGeからSiに変え、前記Geスパッタ成膜の場合と同じ条件でガラス基板41上にSi粒子膜を形成し、その光学定数の測定を行った。その結果を図16に示す。
Siの場合も、ガラス基板41の表面に対して10°方向で斜めスパッタ成膜した場合(図16A)には、光学異方性が生じたことにより、面内で光学定数すなわち屈折率n及び消衰定数kに違いが認められた。また、基板41の垂直方向から基板41を回転させながらスパッタ成膜した場合(図16B)には屈折率n及び消衰定数kの光学異方性は生じていなかった。
Further, the composition of the target 2 was changed from Ge to Si, and a Si particle film was formed on the glass substrate 41 under the same conditions as in the case of the Ge sputter film formation, and the optical constant was measured. The results are shown in FIG.
Also in the case of Si, when an oblique sputtering film is formed in the direction of 10 ° with respect to the surface of the glass substrate 41 (FIG. 16A), the optical anisotropy, ie, the in-plane optical constant n, A difference was found in the extinction constant k. In addition, when sputtering film formation was performed while rotating the substrate 41 from the vertical direction of the substrate 41 (FIG. 16B), optical anisotropy of the refractive index n and the extinction constant k did not occur.

つぎに、図14Aの条件にてガラス基板41上に膜厚20nmのGe粒子膜44が形成されている場合の偏光透過率をシミュレーション計算により求めた。その結果を図17に示す。ここでは、X軸方向に平行に電場が振動している光にはX軸方向の光学定数を用い、Y軸方向に電場が振動している光にはY軸方向の光学定数を用いて偏光透過率の計算を行っている。その結果によると、光学異方性特性を持つことにより偏光方向で透過率が異なるようになっている。すなわち、このような光学異方性を有する膜を偏光素子の材料として用いることで、偏光素子の特性向上が期待できる。   Next, the polarization transmittance in the case where the Ge particle film 44 with a film thickness of 20 nm is formed on the glass substrate 41 under the conditions of FIG. 14A was determined by simulation calculation. The results are shown in FIG. Here, polarization is performed using optical constants in the X-axis direction for light whose electric field is oscillating parallel to the X-axis direction, and using optical constants in the Y-axis direction for light whose electric field is oscillating in the Y-axis direction. Calculation of transmittance is performed. According to the result, the transmittance is different in the polarization direction by having the optical anisotropy characteristic. That is, by using a film having such optical anisotropy as a material of the polarizing element, improvement in the characteristics of the polarizing element can be expected.

(実施例2)
つぎに、無機微粒子層の光学異方性の有無が偏光素子に与える影響を調べた。具体的には、図1及び図5の偏光素子の構成を前提として、波長厳密結合波解析(RCWA)によりその偏光特性を求めた。ここでは、図18に示すように、ガラス基板41上にワイヤグリッド構造のGeからなる無機微粒子層45を有する構成として、無機微粒子層45の各寸法を、ピッチ:150nm、ライン幅(Ge格子方向幅):37.5nmとし、無機微粒子層45が光学異方性有りの場合(図14Aの方法)の厚みを100nm、光学異方性無しの場合(図15Aの方法)の厚みを10nmとして計算を行った。その結果を図19に示す。
(Example 2)
Next, the influence of the presence or absence of the optical anisotropy of the inorganic fine particle layer on the polarizing element was examined. Specifically, on the premise of the configuration of the polarizing element shown in FIG. 1 and FIG. 5, its polarization characteristic was determined by wavelength coupled wave analysis (RCWA). Here, as shown in FIG. 18, each size of the inorganic fine particle layer 45 has a pitch of 150 nm and a line width (Ge lattice direction, as a structure having the inorganic fine particle layer 45 of wire grid structure Ge on a glass substrate 41. Width): 37.5 nm, the thickness of the inorganic fine particle layer 45 with optical anisotropy (method in FIG. 14A) is 100 nm, and the thickness without optical anisotropy (method in FIG. 15A) is 10 nm. Did. The results are shown in FIG.

図19では、プロジェクター等の光学エンジン用途で重要な可視域550nm以下(すなわち、緑、青色域)で光学異方性が無い(バルクと記載の点線で示すデータ)は光学異方性有り(斜めと記載の実線で示すデータ)と比べ、膜厚が薄いにもかかわらず吸収軸透過率が高くまた反射率も高い。これに対して、光学異方性有りの方は吸収軸透過率が低く反射率も低い。よって吸収型として好ましい特性となっている。膜厚に関して、この計算では光学異方性無しは10nmとしている。これを厚くすれば吸収軸透過率は減少するが、同時に反射率も高くなってしまう。よって光学異方性を有する場合のような偏光素子として好ましい特性は膜厚操作によって得ることはできない。   In FIG. 19, there is optical anisotropy (diagonal indicated by a dotted line indicated as bulk) in the visible region 550 nm or less (that is, green and blue regions) important for an optical engine application such as a projector (that is, green and blue regions). Compared to the data shown by the solid line in the description, the absorption axis transmittance is high and the reflectance is high despite the thin film thickness. On the other hand, in the presence of optical anisotropy, the absorption axis transmittance is low and the reflectance is also low. Therefore, it is a desirable characteristic as an absorption type. With respect to the film thickness, in this calculation, no optical anisotropy is 10 nm. If this is made thicker, the absorption axis transmittance decreases, but at the same time the reflectance also increases. Therefore, properties preferable as a polarizing element as in the case of having optical anisotropy can not be obtained by film thickness control.

(実施例3)
図19は、無機微粒子層が単層の場合の実施例であったが、このようなことは図10に示した無機微粒子層が多層構造の偏光素子についても同様なことがいえる。
ここでは、多層構造の偏光素子においてGeからなる無機微粒子層を図14Aで示した方法により光学異方性有りとした場合の偏光特性と図15Aで示した方法により光学異方性無しとした場合の偏光特性を波長厳密結合波解析(RCWA)で計算した。また、ここで用いた多層構造は、基板側からGe(15nm)/反射層;Al(240nm)/誘電体層;SiO(205nm)/無機微粒子層;Ge(90nm)(表面側)の多層構造(かっこ内は各層の膜厚)とし、無機微粒子層の各寸法を、ピッチ:150nm、ライン幅(Ge格子方向幅):37.5nmとした。なお、偏光素子出射面への戻り光の再反射による迷光の影響を抑えるために、反射層より基板側にGe層を設けている。計算の結果を図20に示す。
単層の場合(図19)と同様に光学異方性が無い場合(等方と記載の点線で示すデータ)には、可視域550nm以下で光学異方性が有る場合(異方と記載の実線で示すデータ)よりも吸収軸の反射率が高く透過軸の透過率が低いという結果となる。よって吸収型偏光素子としては好ましくない。以上のように光学異方性が偏光素子の偏光特性に与える効果は大きい。
(Example 3)
FIG. 19 shows an example in which the inorganic fine particle layer is a single layer, but the same can be said for the polarizing element having a multilayer structure of the inorganic fine particle layer shown in FIG.
Here, in the case where the inorganic fine particle layer made of Ge is made to have optical anisotropy by the method shown in FIG. 14A in the polarizing element of the multilayer structure and no optical anisotropy is made by the method shown in FIG. The polarization properties of the light were calculated by wavelength exact coupled wave analysis (RCWA). Moreover, the multilayer structure used here is a multilayer of Ge (15 nm) / reflection layer; Al (240 nm) / dielectric layer; SiO 2 (205 nm) / inorganic fine particle layer; Ge (90 nm) (surface side) from the substrate side The structure (the thickness in parentheses is the film thickness of each layer), the dimensions of the inorganic fine particle layer were 150 nm in pitch, and 37.5 nm in line width (Ge lattice direction width). In addition, in order to suppress the influence of the stray light due to the rereflection of the return light to the polarization element exit surface, the Ge layer is provided on the substrate side of the reflective layer. The result of the calculation is shown in FIG.
As in the case of a single layer (FIG. 19), when there is no optical anisotropy (data indicated by dotted lines described with isotropy), when there is an optical anisotropy in the visible region of 550 nm or less (anisotropic as described The result is that the reflectance of the absorption axis is higher than that of the data shown by the solid line) and the transmittance of the transmission axis is lower. Therefore, it is not preferable as an absorption type polarizing element. As described above, the effect of the optical anisotropy on the polarization characteristics of the polarizing element is large.

(実施例4)
以上のように光学異方性を有する無機微粒子層を偏光素子に用いる事で偏光特性の向上が可能となる。そして、好ましくは無機微粒子層の光学定数が(透過軸方向光学定数)<(吸収軸方向光学定数)、すなわち(透過軸方向屈折率)<(吸収軸方向屈折率)及び(透過軸方向消衰係数)<(吸収軸方向消衰係数)の関係を満足していることが肝要である。これを示す実施例を図21、図22に示す。
図21は、図5の構造の偏光素子のうち、無機微粒子層25としてAgを斜めスパッタ成膜法により形成した場合のAg膜(無機微粒子層25)の光学定数を示すものである。この場合もGeのように光学異方性を有することがわかる。しかしながら、波長550nm付近でX,Y方向の屈折率の大小が反転、波長440nm付近でX,Y方向の消衰係数が反転している。
図22は、図17と同様にして、図21に示すAg膜(無機微粒子層25)の光学定数によりAg膜厚が20nmの場合の偏光透過率を計算した結果である。低波長域になるに従い偏光透過率が低下していき、波長450nm付近で、x、y方向透過率の大小が反転している。これは図21の光学定数の反転によるものであり、偏光素子に応用する場合にはこのような反転特性を持つ事は偏光透過率の低下を意味するので好ましくない。また、吸収軸では消衰係数大なら吸収率大であり、また透過軸では空気層から入射した光が減衰や反射されずに透過することが望ましい、すなわち屈折率が小さい方が望ましい(空気の屈折率=1のため)。よって、望ましい無機微粒子層の光学定数としては使用帯域で光学定数の反転が無く、かつ(透過軸方向光学定数)<(吸収軸方向光学定数)、すなわち、(透過軸方向屈折率)<(吸収軸方向屈折率)及び(透過軸方向消衰係数)<(吸収軸方向消衰係数)の関係を満足していることである。
(Example 4)
As described above, by using the inorganic fine particle layer having optical anisotropy for the polarizing element, it is possible to improve the polarization characteristic. And preferably, the optical constant of the inorganic fine particle layer is (transmission axis direction optical constant) <(absorption axis direction optical constant), that is, (transmission axis direction refractive index) <(absorption axis direction refractive index) and (transmission axis direction extinction It is important to satisfy the relationship of coefficient) <(absorption axial extinction coefficient). Examples showing this are shown in FIG. 21 and FIG.
FIG. 21 shows the optical constants of the Ag film (inorganic fine particle layer 25) when Ag is formed as the inorganic fine particle layer 25 by the oblique sputtering film forming method among the polarizing elements of the structure of FIG. Also in this case, it can be seen that it has optical anisotropy like Ge. However, the magnitude of the refractive index in the X and Y directions is inverted around a wavelength of 550 nm, and the extinction coefficients in the X and Y directions are reversed around a wavelength of 440 nm.
FIG. 22 shows the result of calculating the polarization transmittance in the case where the Ag film thickness is 20 nm, using the optical constant of the Ag film (inorganic fine particle layer 25) shown in FIG. 21 in the same manner as FIG. As the wavelength becomes lower, the polarized light transmittance decreases, and in the vicinity of the wavelength of 450 nm, the magnitudes of the x- and y-direction transmittances are reversed. This is due to the inversion of the optical constant in FIG. 21. In the case of application to a polarizing element, having such an inversion characteristic is not preferable because it means a decrease in polarized light transmittance. In the absorption axis, the extinction coefficient is large if the extinction coefficient is large, and it is desirable that the light incident from the air layer is transmitted without being attenuated or reflected in the transmission axis, that is, it is desirable that the refractive index is small (air Because the refractive index = 1). Therefore, there is no reversal of the optical constant in the used band as the optical constant of the desirable inorganic particle layer, and (transmission axis direction optical constant) <(absorption axis direction optical constant), that is, (transmission axis direction refractive index) <(absorption The relationship between axial refractive index) and (transmission axial extinction coefficient) <(absorption axial extinction coefficient) is satisfied.

(実施例5)
つぎに、本発明の偏光素子における光学異方性発現と無機微粒子との関係について調査を行った。
(1)平板上の無機微粒子層
まず、単結晶Si基板の表面にSiO2を10nm成膜した表面が平滑な基板を用いて、実施例1と同じ条件(斜めスパッタ成膜、基板面に対して垂直方向からスパッタ成膜)でGe粒子膜を形成し、AFM(原子間力顕微鏡)により該Ge微粒子膜におけるGe微粒子の形状を観察した。その結果を図23に示す。
図23(a)に示す、斜めスパッタ成膜サンプルでは個々の微粒子が明確に観察され、該微粒子にはGe入射方向に対して垂直方向に径が長く、Ge入射方向に径が短い形状異方性が生じていた。これに対して、図23(b)に示す、基板面に対して垂直方向からスパッタ成膜したサンプルでは、同じ倍率では粒子サイズが非常に小さく非常に平坦な膜表面になっているために微粒子形状が観察できなかった。
(Example 5)
Next, the relationship between the expression of optical anisotropy and the inorganic fine particles in the polarizing element of the present invention was investigated.
(1) Inorganic fine particle layer on flat plate First, using the substrate having a smooth surface in which 10 nm of SiO 2 is formed into a film on the surface of a single crystal Si substrate, the same conditions as Example 1 (oblique sputter deposition, with respect to the substrate surface A Ge particle film was formed by sputtering film formation from the vertical direction, and the shape of Ge particles in the Ge particle film was observed by AFM (atomic force microscope). The results are shown in FIG.
In the obliquely sputtered film formation sample shown in FIG. 23A, individual fine particles are clearly observed, and in the fine particles, the shape anisotropy is such that the diameter is long in the direction perpendicular to the Ge incident direction and the diameter is short in the Ge incident direction. Sex was occurring. On the other hand, in the sample shown in FIG. 23 (b) sputter-deposited from the direction perpendicular to the substrate surface, the particle size is very small and the film surface is very flat at the same magnification. The shape could not be observed.

(2)偏光素子10
つぎに、図3(c)に示す構成の偏光素子のサンプルを作製した。ここでは、まず水晶基板に塗布したポリマー層(Micro Resist Technology社製mr-I 8010E)を一次格子パターン(ピッチ150nm、ライン/スペース比=0.7、深さ150nm)のモールドで熱式ナノインプリント法によりプレス成形してモールドパターンをポリマー層に転写し、ついで該ポリマー層をレジストマスクとしてCF4ガス+Arガスにより水晶基板をエッチングして、一方向に延びた凸部17aが一定間隔に設けられた基板11とした。ついで、図4のイオンビームスパッタ装置により、常温の基板11に基板傾斜角θ=5°として実施例1の斜めスパッタ成膜を行ってGeからなる膜厚30nmの無機微粒子層15を形成した後、SiOからなる膜厚15nmの偏光素子保護層を気相成長法により成膜してサンプルとした。なお、基板11の裏面側には反射防止膜としてSiO2/Ta2O5の多層膜をスパッタリングにより形成した。得られた偏光素子サンプルの偏光特性を調査した。その結果、図24に示すように、吸収軸の透過率が透過軸の透過率よりも低い光学異方性を示した。
(2) Polarizer 10
Next, a sample of the polarizing element having the configuration shown in FIG. 3C was produced. Here, first, a thermal nanoimprint method is performed using a polymer layer (mr-I 8010E manufactured by Micro Resist Technology) coated on a quartz substrate with a mold of primary grating pattern (pitch 150 nm, line / space ratio = 0.7, depth 150 nm) By press molding to transfer the mold pattern to the polymer layer, and then using the polymer layer as a resist mask to etch the quartz substrate with CF 4 gas + Ar gas to provide projections 17 a extending in one direction at regular intervals. It was eleven. Then, after performing the oblique sputtering film formation of Example 1 with the substrate inclination angle θ = 5 ° on the substrate 11 at normal temperature by the ion beam sputtering apparatus of FIG. 4 to form the inorganic fine particle layer 15 of 30 nm thickness of Ge. A polarizing element protective layer having a film thickness of 15 nm made of SiO 2 was formed into a sample by vapor deposition. A multilayer film of SiO 2 / Ta 2 O 5 was formed on the back surface side of the substrate 11 by sputtering as an antireflective film. The polarization properties of the obtained polarizing element sample were investigated. As a result, as shown in FIG. 24, the transmittance of the absorption axis showed lower optical anisotropy than the transmittance of the transmission axis.

この偏光素子サンプルについて、断面よりTEMによる元素分布を分析したところ、図25の元素分布マッピングに示すように、Siが主成分の基板の凸部17aそれぞれの頂部から側壁にかけてGeからなる無機微粒子層15が形成されていることがわかった。この結果に基づき、当該偏光素子サンプルにおける無機微粒子層15を詳細に観察した。その結果を図26に示す。図26(a)は、断面から観察したときのスケッチであり、図25の元素分布結果を加味したものである。また、図26(b)は上から観察したときのスケッチである。   The element distribution of this polarizing element sample was analyzed by TEM from the cross-section, and as shown in the element distribution mapping of FIG. 25, the inorganic fine particle layer of Ge from the top to the side wall of each of the convex portions 17 a of the main component Si It turned out that 15 is formed. Based on this result, the inorganic fine particle layer 15 in the polarizing element sample was observed in detail. The results are shown in FIG. FIG. 26 (a) is a sketch when observed from the cross section, in which the element distribution result of FIG. 25 is taken into consideration. FIG. 26 (b) is a sketch when observed from above.

図26(b)に示すように、一次格子状の凸部17aそれぞれの頂部から側壁部にかけて凸部17aの長手方向に沿う態様で、無機微粒子層15が形成されており、また無機微粒子層15は形状異方性を有する無機微粒子15aが連なって配列して構成された線あるいは帯として観察された。また無機微粒子15aは個々の粒子が明確に観察され、該無機微粒子の長軸方向が配列方向となり、短軸方向が配列方向と直交する方向となっている状態が観察された。   As shown in FIG. 26 (b), the inorganic fine particle layer 15 is formed along the longitudinal direction of the convex portion 17a from the top to the side wall portion of each of the primary grid convex portions 17a, and the inorganic fine particle layer 15 is also formed. Were observed as lines or bands formed by arranging inorganic fine particles 15a having shape anisotropy in series. Further, individual particles of the inorganic fine particles 15a were clearly observed, and the state in which the long axis direction of the inorganic fine particles was the alignment direction and the short axis direction was the direction orthogonal to the alignment direction was observed.

また、図25のGe部分について電子線回折像を調べたところ、図27に示すように、明確な輝線が認められないことから、無機微粒子層15を構成するGe微粒子15aの結晶構造はアモルファスであることが分かった。アモルファスであるということは、成膜されたGe微粒子は結晶学的な方位を持っていないということである。なお一般に、低温成膜されたGe膜の構造はアモルファス状態になりやすいことが知られている(DUBEY M,MCLANE G F,JONES K A,LAREAU R T,ECKART D W,HAN W Y,ROBERTS C,DUNKEL J,WEST L C, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.340. 411-416(1994))。   Further, when an electron beam diffraction image was examined for the Ge portion in FIG. 25, as shown in FIG. 27, no clear bright line was observed, so the crystal structure of Ge fine particles 15a constituting the inorganic fine particle layer 15 is amorphous. It turned out that there is. Being amorphous means that the deposited Ge fine particles have no crystallographic orientation. Generally, it is known that the structure of a Ge film deposited at low temperature is likely to be in an amorphous state (DUBEY M, MCLANE GF, JONES KA, LAREAU RT, ECKART DW, HAN WY, ROBERTS C, DUNKEL J, WEST Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 340. 411-416 (1994)).

(3)偏光素子20
つぎに、図5に示す構成の偏光素子のサンプルを作製した。ここでは、ガラス(コーニング1737)製の基板21上に、反射層22としてピッチ150nm、格子深さ200nmのアルミニウム格子を作製し、その上に誘電体層23としてSiOを30nmを形成し、ついで本実施例の偏光素子10と同じ条件で斜めスパッタ成膜を行って無機微粒子層25としてGe微粒子層を30nm積層し、最表層に保護膜として膜厚30nmのSiOを形成して、図5に示す偏光素子サンプルを作製した。図28に、その偏光素子サンプルの偏光特性を示す。吸収軸の透過率がほぼゼロとなり、また反射率も低い値になっている。また、図29に、この場合の透過率の比をコントラストとして示すが、透過コントラストが550nm域を中心とする緑域では3000以上、450nm付近の青域を含む可視光全域では1500以上となっており、偏光素子として良好な特性を示していた。
(3) Polarizing element 20
Next, a sample of the polarizing element having the configuration shown in FIG. 5 was produced. Here, an aluminum lattice with a pitch of 150 nm and a lattice depth of 200 nm is produced as a reflective layer 22 on a substrate 21 made of glass (Corning 1737), and 30 nm of SiO 2 is formed as a dielectric layer 23 thereon. The oblique sputtering film formation is performed under the same conditions as the polarizing element 10 of the present embodiment to stack a Ge fine particle layer of 30 nm as the inorganic fine particle layer 25 and form SiO 2 with a film thickness of 30 nm as a protective film on the outermost layer. The polarizing element sample shown to was produced. FIG. 28 shows the polarization characteristics of the polarizing element sample. The transmittance of the absorption axis is almost zero, and the reflectance is a low value. Further, FIG. 29 shows the ratio of transmittance in this case as a contrast, but the transmission contrast is 3000 or more in the green region centered on the 550 nm region, and 1500 or more in the entire visible light region including the blue region near 450 nm. It showed good characteristics as a polarizing element.

この偏光素子サンプルについて、断面より観察したところ、図30(a)のスケッチに示すように、基板21上に設けられた一次格子状の反射層22及び誘電体層23それぞれの頂部から側壁にかけてGeからなる無機微粒子層25が形成されていることがわかった。   When this polarizing element sample is observed from the cross section, as shown by the sketch in FIG. 30A, Ge on the top and side walls of the primary grid-like reflective layer 22 and the dielectric layer 23 provided on the substrate 21 It was found that the inorganic fine particle layer 25 consisting of

また、図30(b)及び図31に、この偏光素子サンプルを上から観察した結果を示す。図30(b)はスケッチであり、図31はその基となるSEM像である。
一次格子状の誘電体層23それぞれの頂部から側壁部にかけて誘電体層23の長手方向に沿う態様で、無機微粒子層25が形成されており、また無機微粒子層25は形状異方性を有する無機微粒子25aが連なって配列して構成された線あるいは帯として観察された。また無機微粒子25aは、該無機微粒子の長軸方向が配列方向となり、短軸方向が配列方向と直交する方向となっている状態が観察された。
Moreover, the result of having observed this polarizing element sample from the top in FIG.30 (b) and FIG. 31 is shown. FIG. 30 (b) is a sketch, and FIG. 31 is an SEM image on which it is based.
The inorganic fine particle layer 25 is formed in a mode along the longitudinal direction of the dielectric layer 23 from the top to the side wall of each of the primary lattice dielectric layers 23, and the inorganic fine particle layer 25 is an inorganic material having shape anisotropy. The particles 25a were observed as a line or a band formed by arranging in series. In the inorganic fine particles 25a, it was observed that the long axis direction of the inorganic fine particles was the alignment direction, and the short axis direction was the direction orthogonal to the alignment direction.

以上の結果から、本発明の偏光素子における無機微粒子は斜めスパッタ成膜により形状異方性を有し、かつ該無機微粒子が一次元格子状に配列された際にその長軸方向が一次元格子の格子方向に揃えられた状態で形成されている。またアモルファスの状態にある。本発明ではこれらのことが光学異方性の発現に影響していると考えられる。なお、斜め蒸着によって形状異方性をもつ微粒子が成膜されるが、この形状異方性を示すことはステアリング効果(Steering Effect)と呼ばれている(Jikeun Seo, S.-M. Kwon, H.-Y. Kim and J.-S. Kim Phys. Rev. B67 121402(2003))。   From the above results, the inorganic fine particles in the polarizing element of the present invention have shape anisotropy by oblique sputtering film formation, and when the inorganic fine particles are arranged in a one-dimensional lattice, the major axis direction is one-dimensional lattice It is formed in the state aligned in the grid direction of. It is also in an amorphous state. In the present invention, these are considered to affect the expression of optical anisotropy. In addition, although fine particles having shape anisotropy are formed into a film by oblique deposition, exhibiting such shape anisotropy is called a steering effect (Jikeun Seo, S.-M. Kwon, H.-Y. Kim and J.-S. Kim Phys. Rev. B67 121402 (2003)).

なお、斜めスパッタ成膜では、図32に示すように、膜厚(無機微粒子の成長方向の厚さ)とともに成膜粒子の形状が変化し、光学異方性に影響する。すなわち、無機微粒子の膜厚bが粒子の長径aよりも小さい場合(図32A)、基板面上の2方向(X,Y方向)で光学異方性を持ち、粒子長径aの方向が吸収軸となる。これに対して、無機微粒子の膜厚bが粒子の長径aよりも大きい場合(図32B)、無機微粒子の厚み方向と面内の軸方向で光学異方性を持ち、粒子膜厚bの方向が吸収軸となることから、図32Aと図32Bとでは光学異方性の方向が実質的に逆転することになる。本発明の偏光素子10,20では、格子方向を吸収軸として使用するので、膜厚が厚いと偏光特性が低下する事を意味する。よって、図32Aのように(粒子長径a)>(粒子膜厚b)の関係となる領域で使用する事が望ましい。   In the oblique sputtering film formation, as shown in FIG. 32, the shape of the film formation particles changes with the film thickness (the thickness in the growth direction of the inorganic fine particles), which affects the optical anisotropy. That is, when the film thickness b of the inorganic fine particles is smaller than the long diameter a of the particles (FIG. 32A), the substrate has optical anisotropy in two directions (X and Y directions) on the substrate surface, and the direction of the particle long diameter a is the absorption axis It becomes. On the other hand, when the film thickness b of the inorganic fine particle is larger than the major diameter a of the particle (FIG. 32B), the direction of the particle film thickness b has optical anisotropy in the thickness direction and the in-plane axial direction of the inorganic fine particle Is the absorption axis, the direction of the optical anisotropy is substantially reversed in FIGS. 32A and 32B. In the polarizing elements 10 and 20 of the present invention, since the grating direction is used as the absorption axis, it means that the polarization characteristics are degraded when the film thickness is large. Therefore, as shown in FIG. 32A, it is desirable to use in a region in which (particle major diameter a)> (particle film thickness b).

ところで、光学異方性をもたない薄膜(例えばゲルマニウム薄膜)を無機微粒子層25の代わりに誘電体層23上に形成しても、その膜厚を最適化することにより吸収軸方向の反射率の抑制は可能である。しかしこの場合には、抑制は干渉効果が支配的なために、波長帯域が狭く、透過軸方向の吸収があるために透過軸透過率が減少するという問題がある。さらに干渉効果は膜厚に敏感なので、所望の特性を得るためには、厳密な誘電体層23の膜厚、ゲルマニウム薄膜の膜厚の制御が必要である。これに対し本発明では、光学異方性をもったゲルマニウム微粒子を用いるので、設計範囲が広く、製造も容易である。   Incidentally, even if a thin film having no optical anisotropy (for example, a germanium thin film) is formed on the dielectric layer 23 instead of the inorganic fine particle layer 25, the reflectance in the absorption axis direction is optimized by optimizing the film thickness. Suppression is possible. However, in this case, since the interference effect is dominant in the suppression, the wavelength band is narrow, and there is a problem that the transmission axis transmittance decreases due to the absorption in the transmission axis direction. Furthermore, since the interference effect is sensitive to the film thickness, strict control of the film thickness of the dielectric layer 23 and the film thickness of the germanium thin film is necessary to obtain desired characteristics. On the other hand, in the present invention, since germanium fine particles having optical anisotropy are used, the design range is wide and the manufacture is easy.

そこで、波長厳密結合波解析(RCWA)法により、偏光素子20における無機微粒子層25が薄膜である場合と微粒子である場合とによる光学特性の違いをシミュレーションした。ここでは、反射層22について膜厚(アルミ厚):200nm,格子ピッチ:150nm,アルミ幅:45nmとし、誘電体層23について膜厚(SiO):30nmとして、Ge薄膜とGe微粒子の膜厚に対する波長450nmにおける吸収軸反射率、透過軸透過率、透過コントラストの依存性を計算した。またGe薄膜の光学定数は、図15Bの値を使い、Ge微粒子の光学定数は、格子に成膜された場合の異方性増大を考慮するため、図33に示すモデルにて、入射光の波長よりも十分に小さい微粒子が誘電体層中に軸方向をそろえて分布していると仮定して計算で求めた。さらに誘電体層23中のGeの体積率は0.4、アスペクト比は20として計算した。
その結果を図34に示す。図34(a)が吸収軸反射率、図34(b)が透過軸透過率、図34(c)が透過コントラストの結果である。Ge微粒子の場合の方がGe薄膜の場合よりも、コントラストが同程度で、さらに透過率が高く、かつ反射率を軽減できる膜厚範囲が広いことがわかる。
Therefore, the difference in optical characteristics between the case where the inorganic fine particle layer 25 in the polarizing element 20 is a thin film and the case where it is a fine particle was simulated by the wavelength strict coupled wave analysis (RCWA) method. Here, the film thickness (aluminum thickness): 200 nm, lattice pitch: 150 nm, aluminum width: 45 nm for the reflective layer 22 and the film thickness (SiO 2 ): 30 nm for the dielectric layer 23 The dependence of the absorption axis reflectance, the transmission axis transmittance, and the transmission contrast at a wavelength of 450 nm with respect to is calculated. The optical constant of the Ge thin film uses the value shown in FIG. 15B, and the optical constant of the Ge fine particle takes into consideration the increase in anisotropy when the film is formed on the lattice. It was calculated by assuming that fine particles sufficiently smaller than the wavelength are distributed in the dielectric layer in the same axial direction. Furthermore, the volume ratio of Ge in the dielectric layer 23 was calculated as 0.4 and the aspect ratio as 20.
The results are shown in FIG. FIG. 34 (a) shows the absorption axis reflectance, FIG. 34 (b) shows the transmission axis transmittance, and FIG. 34 (c) shows the transmission contrast. It can be seen that the contrast in the case of Ge fine particles is the same as in the case of the Ge thin film, the transmittance is higher, and the film thickness range in which the reflectance can be reduced is wider.

(実施例6)
つぎに、無機微粒子のアスペクト比と偏光素子におけるコントラストとの関係を調べた。
(1)平板上への斜めスパッタ成膜
まず図4のイオンビームスパッタ装置を用いて、基板傾斜角θ=20,10°と変化させて、平坦なSi基板上に膜厚30nmのGe微粒子層を形成し、得られたサンプルをSEMで観察し、SEM像中の任意のGe微粒子40個を抽出し、そのサイズ(長径(長軸長さ)、短径(短軸長さ))を測定してアスペクト比を求めた。
図35に、その結果をアスペクト比のヒストグラムとして示す。ヒストグラムの分布として、図35(a)(基板傾斜角θ=20°)よりも図35(b)(基板傾斜角θ=10°)の方がよりアスペクト比が大きくなるほうに分布がシフトする傾向が見られた。また、このときのGe微粒子の長軸長さの平均値は、基板傾斜角θ=20°のときが30nm、基板傾斜角θ=10°のときが63nmであり、アスペクト比の平均値は、基板傾斜角θ=20°のときが3.2、基板傾斜角θ=10°のときが4.0であった。
(Example 6)
Next, the relationship between the aspect ratio of the inorganic fine particles and the contrast in the polarizing element was examined.
(1) Oblique sputter deposition on a flat plate First, using the ion beam sputtering apparatus shown in FIG. 4, the substrate tilt angle θ is changed to 20, 10 °, and a Ge particulate layer of 30 nm thickness on a flat Si substrate The sample obtained is observed by SEM, and 40 arbitrary Ge fine particles in the SEM image are extracted, and their sizes (long diameter (long axis length), short diameter (short axis length)) are measured The aspect ratio was determined.
The result is shown as a histogram of the aspect ratio in FIG. As the distribution of the histogram, the distribution shifts to the one in which the aspect ratio is larger in FIG. 35 (b) (substrate tilt angle θ = 10 °) than in FIG. 35 (a) (substrate tilt angle θ = 20 °) A trend was seen. Further, the average value of the major axis lengths of Ge fine particles at this time is 30 nm when the substrate inclination angle θ = 20 ° and 63 nm when the substrate inclination angle θ = 10 °, and the average value of the aspect ratio is When the substrate inclination angle θ = 20 °, it was 3.2, and when the substrate inclination angle θ = 10 °, it was 4.0.

また図4のイオンビームスパッタ装置を用いて、基板傾斜角θ=20,10°と変化させて、平坦なガラス基板(コーニング1737)上に膜厚10nmのGe微粒子層を形成したサンプルについて透過率を測定し、波長550nmにおける透過率の比をコントラストとして求めた。なお、x方向、y方向は図14Aの関係としている。その結果を表1に示す。基板傾斜角θを小さくするとGe微粒子のアスペクト比が大きくなるとともにコントラストが大きくなる傾向が見られた。   Further, using the ion beam sputtering apparatus shown in FIG. 4, the transmittance was changed for a sample in which a Ge particle layer of 10 nm in film thickness was formed on a flat glass substrate (Corning 1737) by changing the substrate inclination angle θ = 20, 10 °. The ratio of transmittance at a wavelength of 550 nm was determined as the contrast. The x direction and the y direction are as shown in FIG. 14A. The results are shown in Table 1. When the substrate inclination angle θ was reduced, the aspect ratio of the Ge particles tended to increase and the contrast tended to increase.

(2)偏光素子10
実施例5の偏光素子10について、無機微粒子層15形成時の斜めスパッタ成膜条件のうち基板傾斜角θ=10,20°の2水準とし、それ以外は実施例5の偏光素子10と同じ条件で偏光素子サンプルを作製した。本サンプルについて透過軸、吸収軸の透過率を測定し、波長550nmにおける透過率の比をコントラストとして求めた。その結果を図36及び表2に示す。本発明の偏光素子においても基板傾斜角θを小さくするとコントラストが大きくなる傾向が見られた。
(2) Polarizer 10
Among the oblique sputter deposition conditions for forming the inorganic fine particle layer 15 in the polarization element 10 of the fifth embodiment, the substrate inclination angle θ is 10, 20 degrees, and the other conditions are the same as the polarization element 10 of the fifth embodiment. The polarizing element sample was produced by The transmittance of the transmission axis and the absorption axis of this sample was measured, and the ratio of the transmittance at a wavelength of 550 nm was determined as the contrast. The results are shown in FIG. 36 and Table 2. Also in the polarizing element of the present invention, when the substrate tilt angle θ was decreased, the contrast tended to increase.

以上のように、斜めスパッタ成膜により基板面内に形状異方性をもつ無機微粒子を成膜することができるが、無機微粒子の長径と短径との比であるアスペクト比は無機微粒子の入射角度(図4でいう基板傾斜角θ)に依存し、その角度が小さい方がアスペクト比が大きくなる。また、アスペクト比が大きくなると同時に透過コントラストも大きくなる。このように斜めスパッタ成膜によるステアリング効果を利用することで、良好な特性を有する偏光素子を実現することができる。   As described above, it is possible to deposit inorganic fine particles having shape anisotropy in the substrate surface by oblique sputtering deposition, but the aspect ratio which is the ratio of the major diameter to the minor diameter of the inorganic fine particles is the incidence of the inorganic fine particles Depending on the angle (the substrate inclination angle θ in FIG. 4), the smaller the angle, the larger the aspect ratio. At the same time as the aspect ratio increases, the transmission contrast also increases. As described above, by utilizing the steering effect by the oblique sputtering film formation, it is possible to realize a polarizing element having good characteristics.

(実施例7)
成膜方法(ドライプロセス)の種類を変えて、Alからなる反射層22を一次元格子状(ピッチ150nm)に設けた基板上にGe微粒子層を斜め成膜した。ここでは、つぎの3種類のドライプロセスを用いた。
(a)電子ビーム蒸着(図37(a))
Geを装着した蒸発源の法線方向に対して10度傾けた基板を該蒸発源から80cm離してセットし、成膜速度0.3nm/secの電子ビーム蒸着を行った。
(b)マグネトロンスパッタ(図37(b))
Geターゲットの法線方向に10度傾けた基板を該ターゲットから40cm離してセットし、成膜速度0.1nm/secのマグネトロンスパッタ成膜を行った。
(c)イオンビームスパッタ(図37(c))
本発明で例示した図4に示すスパッタ成膜方法である。ここでは、基板をθ=45度でセットし、Geターゲットから15cm離して、成膜速度0.2nm/secでイオンビームスパッタ成膜を行った。
なお、基板は実施例5の偏光素子10の場合と同じ基板11を用い、図14Aと同様にGe入射方向が格子長手方向(x方向)に直交する方向(y方向)となるようにセットした。また、Ge微粒子層の膜厚はいずれも10nmとした。
(Example 7)
The Ge fine particle layer was obliquely formed on the substrate provided with the reflective layer 22 made of Al in a one-dimensional lattice shape (pitch 150 nm) by changing the type of the film forming method (dry process). Here, the following three types of dry processes were used.
(A) Electron beam evaporation (Fig. 37 (a))
A substrate tilted at 10 degrees with respect to the normal direction of the evaporation source mounted with Ge was set 80 cm away from the evaporation source, and electron beam evaporation was performed at a deposition rate of 0.3 nm / sec.
(B) Magnetron sputtering (FIG. 37 (b))
A substrate inclined 10 degrees in the normal direction of the Ge target was set 40 cm away from the target, and a magnetron sputtering film was formed at a film forming speed of 0.1 nm / sec.
(C) Ion beam sputtering (FIG. 37 (c))
It is a sputtering film-forming method shown in FIG. 4 illustrated by this invention. Here, the substrate was set at θ = 45 °, and separated from the Ge target by 15 cm, ion beam sputter deposition was performed at a deposition rate of 0.2 nm / sec.
The substrate used was the same substrate 11 as in the case of the polarizing element 10 of Example 5, and was set so that the Ge incident direction was a direction (y direction) orthogonal to the lattice longitudinal direction (x direction) as in FIG. 14A. . Moreover, the film thickness of Ge fine particle layer was 10 nm in all.

得られたサンプルについて、透過率を測定した。その結果を図38に示す。
3つのサンプルのうち、イオンビームスパッタによる成膜法が透過率も高く、x方向、y方向の透過率の差が大きいことから、本発明の偏光素子の成膜方法として最も好ましいことが分かる。
The transmittance was measured for the obtained sample. The results are shown in FIG.
Among the three samples, the film forming method by ion beam sputtering is found to be the most preferable as the film forming method of the polarizing element of the present invention because the transmittance is also high and the difference in transmittance in the x direction and y direction is large.

(実施例8)
本発明に係る偏光素子のうち、図5に示す構成の偏光素子20において、反射層22の高さ(膜厚)を変えることでその透過コントラストを容易に制御することができる。その一例として図39に、Alからなる一次格子状の反射層22としてピッチ150nm、アルミ幅37.5nmの場合の反射層膜厚(アルミ高さ)と透過コントラストの波長厳密結合波解析(RCWA)による計算結果を示す。
(Example 8)
Of the polarizing element according to the present invention, in the polarizing element 20 having the configuration shown in FIG. 5, the transmission contrast can be easily controlled by changing the height (film thickness) of the reflective layer 22. As an example, as shown in FIG. 39, the wavelength strict coupled wave analysis (RCWA) of the reflection layer thickness (aluminum height) and transmission contrast when the pitch is 150 nm and the aluminum width is 37.5 nm as the primary grating reflection layer 22 made of Al. Shows the calculation result by

また図5に示す構成の偏光素子20において、誘電体層23の高さ(膜厚)を変えることでその光学特性を容易に制御することができる。ここでは、ガラス(コーニング1737)製の基板21上に、Alからなる一次格子状の反射層22としてその膜厚(アルミ高さ)を200nm、そのピッチを150nm、格子幅を50nmとし、RFスパッタ成膜によるSiOからなる誘電体層23としてその膜厚を0,19,37,56,74nmと変化させ、Ge微粒子からなる無機微粒子層25としてその膜厚を30nmとして、本発明の偏光素子20のサンプルを作製し、得られたサンプルの波長450,550,650nmにおける誘電体層膜厚と透過軸透過率、コントラスト、吸収軸反射率の関係を求めた。その結果を表3に示す。 Further, in the polarizing element 20 configured as shown in FIG. 5, the optical characteristics can be easily controlled by changing the height (film thickness) of the dielectric layer 23. Here, on a substrate 21 made of glass (Corning 1737), the thickness (aluminum height) is 200 nm, the pitch is 150 nm, and the grating width is 50 nm as a primary grating-like reflective layer 22 made of Al. The polarizing element of the present invention is formed by changing the film thickness to 0, 19, 37, 56, 74 nm as the dielectric layer 23 made of SiO 2 by film formation, and setting the film thickness to 30 nm as the inorganic fine particle layer 25 made of Ge fine particles. Twenty samples were prepared, and the relationship between the thickness of the dielectric layer at wavelengths 450, 550, and 650 nm, transmission axis transmittance, contrast, and absorption axis reflectance of the obtained samples was determined. The results are shown in Table 3.

得られた結果より、例えば吸収軸反射率を軽減したい場合には誘電体層23の膜厚を19〜37nmの範囲とすればよい。また、反射の影響が少ない用途に用いる場合には誘電体層13の膜厚を0として使用することも可能である。これは、製作工程の減少を意味し、生産性の向上につながる。また、波長450〜650nmで高いコントラストを実現しており、使用波長範囲が広いプロジェクター用途に適している。
一方、透過率に関しては、波長450nmでは70%以上、波長550,650nmでは80%以上の高い透過率を示している。格子のピッチをより狭める事で透過率のさらなる向上も可能である。
また、コントラストに関しては、金属格子の高さにより調整することが可能である。より高いコントラストが必要な場合はアルミ格子を高くすればよく、下げたい場合は低くすればよい。
From the obtained result, for example, in order to reduce the absorption axis reflectance, the film thickness of the dielectric layer 23 may be in the range of 19 to 37 nm. Moreover, when using for the use with little influence of reflection, it is also possible to use the film thickness of the dielectric material layer 13 as zero. This means a reduction in the number of manufacturing steps, which leads to an improvement in productivity. In addition, high contrast is realized at a wavelength of 450 to 650 nm, which is suitable for a projector application having a wide use wavelength range.
On the other hand, as for the transmittance, a high transmittance of 70% or more at a wavelength of 450 nm and 80% or more at wavelengths of 550 and 650 nm is shown. It is possible to further improve the transmittance by narrowing the pitch of the grating.
Further, the contrast can be adjusted by the height of the metal grid. If you need higher contrast, you can raise the aluminum grid and lower it if you want to lower it.

つぎに、図40に、実施例5の偏光素子20と同じ構造で、アルミ高さを30nmにした場合の偏光特性を示す。この場合、反射層の膜厚が薄い(アルミ高さが低い)ので、コントラストは青域で3程度になっているが、図28と同様に反射率はGe微粒子の効果で2%以下に抑えられている。このような性能を有する偏光素子の場合、Ge微粒子は、図31のSEM像に示されるように、反射層/誘電体層からなる凸部の側壁に堆積し、異方性光学吸収素子として良好な形状をしている。このことは、図1,図3に示す偏光素子10についても同様に言える。   Next, FIG. 40 shows polarization characteristics in the case where the aluminum height is set to 30 nm, in the same structure as the polarizing element 20 of the fifth embodiment. In this case, the contrast is about 3 in the blue region because the film thickness of the reflective layer is thin (the aluminum height is low), but the reflectance is suppressed to 2% or less by the effect of Ge fine particles as in FIG. It is done. In the case of a polarizing element having such performance, Ge fine particles are deposited on the side walls of the convex portion consisting of the reflective layer / dielectric layer as shown in the SEM image of FIG. 31, and are good as an anisotropic optical absorption element It has a shape. The same applies to the polarizing element 10 shown in FIGS. 1 and 3.

本発明の偏光素子では、格子形状(図2における凸部14aや図5における反射層22/誘電体層23の形状や高さ、一次格子のピッチなど)とステアリング効果(無機微粒子のサイズ、アスペクト比、配列性など)とを組み合わせることで、吸収型偏光素子として好適な微粒子形状を実現することができる。   In the polarizing element of the present invention, the lattice shape (the shape and height of the convex portion 14a in FIG. 2 and the reflective layer 22 / dielectric layer 23 in FIG. 5, the pitch of the primary grating, etc.) and the steering effect (size and aspect of inorganic fine particles) By combining the ratio, the arrangement, and the like), it is possible to realize a fine particle shape suitable as an absorption type polarizing element.

(実施例9)
図5に示す偏光素子20において、出射面迷光対策(ゴースト対策)として、基板21についてその表面を後に形成される無機微粒子25aの配列方向に対応するように細かいスジが一方向に揃った状態であるテクスチャー構造となるようにラビング処理し、該ラビング処理後の表面に無機微粒子25aの配列方向に対応するように形状異方性を有する無機微粒子からなる薄膜(反射防止層29となる薄膜(以下、反射防止膜))を形成するとよい。具体的には、研磨テープなどの研磨材により機械的にテクスチャー構造を基板21の表面に形成し、その後無機微粒子からなる反射防止膜を斜めスパッタ成膜法により形成することで、格子上に成膜される無機微粒子層25と同様にステアリング効果による形状異方性を有する無機微粒子とすることができるので、無機微粒子の偏光効果が高まり、結果としてゴースト抑制効果を高めることが可能となる。以下、具体的に実施した例を説明する。
(Example 9)
In the polarizing element 20 shown in FIG. 5, as a measure against stray light at the exit surface (a measure against ghosts), the fine stripes in the substrate 21 correspond to the arrangement direction of the inorganic fine particles 25a to be formed later. A rubbing process is performed so as to form a certain texture structure, and a thin film made of inorganic fine particles having shape anisotropy on the surface after the rubbing process so as to correspond to the arrangement direction of the inorganic fine particles 25a , Antireflective film)). Specifically, a texture structure is mechanically formed on the surface of the substrate 21 with an abrasive such as an abrasive tape, and then an antireflective film made of inorganic fine particles is formed by oblique sputtering deposition to form a lattice on the lattice. Similar to the inorganic fine particle layer 25 to be formed, inorganic fine particles having shape anisotropy due to the steering effect can be obtained, so that the polarization effect of the inorganic fine particles is enhanced, and as a result, the ghost suppressing effect can be enhanced. Hereinafter, an example implemented specifically will be described.

ここでは、研磨材として日本ミクロコーティング製D20000を用いて効果の検証を行った。基板にはコーニング1737ガラスを用い、D2000で表面を一方向に擦る事によってテクスチャーを形成した。図41に、AFM(原子間力顕微鏡)によりテクスチャー形成後の基板表面を測定した結果を示す。横軸は基板上の位置、縦軸は表面の凹凸高さである。基板表面の凹凸の平均ピッチは160nmであった。また、テクスチャー形成前後での基板の透過率を調べたところ、図42に示すように、テクスチャー形成前後(研磨前後)で透過率が変化していないことがわかった。すなわち本方法により、基板の透過特性を悪化させずにかつ簡単にナノレベルの精密加工をすることが可能である。   Here, the effect was verified using D20000 manufactured by Japan Micro Coating as an abrasive. Corning 1737 glass was used as a substrate, and a texture was formed by rubbing the surface in one direction at D2000. The result of having measured the substrate surface after texture formation by AFM (atomic force microscope) in FIG. 41 is shown. The horizontal axis is the position on the substrate, and the vertical axis is the height of irregularities on the surface. The average pitch of the irregularities on the substrate surface was 160 nm. In addition, when the transmittance of the substrate before and after texture formation was examined, it was found that the transmittance did not change before and after texture formation (before and after polishing), as shown in FIG. That is, according to this method, it is possible to easily perform nano-level precision processing without deteriorating the transmission characteristics of the substrate.

つぎに、前記テクスチャー形成後の基板に、図4のイオンビームスパッタ装置により、基板傾斜角θ=5°として斜めスパッタ成膜を行ってGe微粒子からなる膜厚10nmの反射防止膜を形成したが、このときGe入射方向と基板との関係を、図14Aにおいてy方向がテクスチャー長手方向となるように基板を配置してスパッタ成膜した。得られたサンプルについて、AFM(原子間力顕微鏡)により該反射防止膜におけるGe微粒子の形状を観察したところ、図43に示すように、テクスチャーに沿ってGe微粒子が整列している状態が観察された。   Next, on the substrate after the texture formation, oblique sputtering film formation was performed with the substrate inclination angle θ = 5 ° by the ion beam sputtering apparatus of FIG. 4 to form a 10 nm thick antireflective film of Ge fine particles. At this time, the substrate was disposed such that the relationship between the incident direction of Ge and the substrate was such that the y direction was the texture longitudinal direction in FIG. About the obtained sample, when the shape of Ge particles in the antireflective film was observed by AFM (atomic force microscope), as shown in FIG. 43, the state where Ge particles were aligned along the texture was observed. The

図44に、このサンプルの透過特性を示す。比較として、基板をラビング処理していない1737ガラス基板を用い、それ以外は同一条件で反射防止膜を形成したサンプルについても透過特性を調べた。図44では本実施例サンプルを「テクスチャー基板」、比較サンプルを「基板まま」と表記している。その結果、両者ともにステアリング効果により偏光特性が見られるが、テクスチャーを形成した方が、x方向の透過率がより高く、y方向の透過率との差が大きく、良好な偏光特性を示していた。
本発明では、本実施例サンプル(テクスチャー構造を有する基板上に反射防止膜を形成したもの)を用いて、その上に図5における偏光素子20の層構造を形成するが、反射層22あるいは誘電体層23をパターン加工すると同時に前記反射防止膜も格子状に加工して反射防止層29とする。これにより、ゴースト対策効果を高めることができると同時に偏光素子としての透過コントラスト特性の増大も期待できる。
FIG. 44 shows the transmission characteristics of this sample. As a comparison, the transmission characteristics were examined also for a sample in which an antireflection film was formed under the same conditions except that a 1737 glass substrate in which the substrate was not subjected to rubbing treatment was used. In FIG. 44, the sample of the present example is described as "texture substrate" and the comparative sample is as "substrate as it is". As a result, in both cases, polarization characteristics are observed due to the steering effect, but when texture is formed, the transmittance in the x direction is higher, and the difference from the transmittance in the y direction is large, indicating good polarization characteristics. .
In the present invention, the layer structure of the polarizing element 20 in FIG. 5 is formed thereon using the sample of this example (having the antireflective film formed on the substrate having the texture structure). At the same time as patterning of the body layer 23, the above-mentioned antireflective film is also processed into a lattice shape to form an antireflective layer 29. As a result, the anti-ghosting effect can be enhanced, and at the same time, an increase in transmission contrast characteristics as a polarizing element can be expected.

(実施例10)
上記実施例ではほとんどの場合にGeを例に偏光素子の実施例を示してきたが、他の材料でも形状異方性を有する無機微粒子を形成することができる。したがって、材料を選択することで、目的の波長の偏光素子とすることが可能である。
図45,図46は、それぞれSi、Snを用いて膜厚30nmの無機微粒子として、図3(c)の偏光素子10の構成で製作した場合の偏光特性である。なお、裏面の反射防止膜は形成していない。これらの材料の場合には反射率はGeより若干高いが、青域での透過軸偏光特性が高くなっており、目的によっては偏光素子としての使用が可能である。
(Example 10)
In the above embodiments, the examples of the polarizing element have been shown taking Ge as an example in most cases, but inorganic fine particles having shape anisotropy can be formed with other materials. Therefore, by selecting the material, it is possible to obtain a polarizing element of the target wavelength.
FIG. 45 and FIG. 46 show polarization characteristics in the case of using the configuration of the polarizing element 10 of FIG. 3C as inorganic fine particles with a film thickness of 30 nm using Si and Sn, respectively. In addition, the anti-reflective film of the back surface is not formed. In the case of these materials, although the reflectance is slightly higher than that of Ge, the transmission axis polarization characteristic in the blue region is high, and depending on the purpose, it can be used as a polarizing element.

1・・・ステージ、2・・・ターゲット、3・・・ビームソース、4・・・制御板、10,10A,10B,10C,20,20A,20B,30,30A,30B・・・偏光素子、11,21,41・・・基板、14,16,17・・・凹凸部、14a,16a,17a・・・凸部、15,25,45・・・無機微粒子層、22・・・反射層、22a・・・帯状薄膜、23,2a・・・誘電体層、25a・・・無機微粒子、26・・・凹凸部、27・・・無機微粒子層(光学異方性による偏光波の選択的光吸収層)、28・・・光学異方性による偏光波の選択的光吸収層、29・・・反射防止層、44・・・Ge粒子膜、50・・・液晶パネル、60・・・クロスダイクロプリズム、100・・・液晶プロジェクター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stage 2, 2 ... target, 3 ... beam source, 4 ... control board, 10, 10A, 10B, 10C, 20, 20A, 20B, 30, 30A, 30B ... polarization element 11, 21, 41 ··· Substrates 14, 16, 17 ··· Irregularities 14 a, 16 a, 17 a ··· Projections 15, 25, 45 · Inorganic fine particle layer 22 ··· Reflection Layer 22a: band-like thin film 23, 2a: dielectric layer 25a: inorganic fine particle 26: uneven portion 27: inorganic fine particle layer (selection of polarized wave by optical anisotropy Selective light absorbing layer), 28: selective light absorbing layer of polarized wave by optical anisotropy, 29: anti-reflection layer, 44: Ge particle film, 50: liquid crystal panel, 60.・ Cross dichroic prism, 100 ... liquid crystal projector

Claims (33)

可視光に対し透明な基板と、
金属からなり前記基板の主面と平行な一方向に延びた帯状薄膜が該基板上に一定間隔に設けられてなる反射層と、
前記反射層上に形成された誘電体層と、
前記帯状薄膜に対応する位置であって前記誘電体層上に形成された無機微粒子層と、
を備え、
前記無機微粒子層を構成する微粒子の結晶構造はアモルファスであり、
前記基板上に凹凸部が前記一方向に直交する方向に周期的に形成され、前記凹凸部のピッチは0.05μm超0.8μm未満であり、前記凹凸部のライン幅をピッチで除算した値は0.1超0.9未満であり、前記凹凸部の凹部深さは0.01μm超0.2μm未満であり、前記凹凸部の凸部長さは0.05μmより大きく、前記凹凸部の上部ライン幅を底部ライン幅で除算した値は1.0以上である、ワイヤグリット型光吸収型偏光素子。
A transparent substrate for visible light,
A reflective layer formed of a metal, and a band-shaped thin film made of metal and extending in one direction parallel to the main surface of the substrate being provided on the substrate at regular intervals;
A dielectric layer formed on the reflective layer,
An inorganic fine particle layer formed on the dielectric layer at a position corresponding to the band-like thin film;
Equipped with
The crystal structure of the particles constituting the inorganic particle layer is amorphous,
Irregularities are periodically formed on the substrate in a direction orthogonal to the one direction, and the pitch of the irregularities is more than 0.05 μm and less than 0.8 μm, and the line width of the irregularities is divided by the pitch Is greater than 0.1 and less than 0.9, the recess depth of the uneven portion is greater than 0.01 μm and less than 0.2 μm, the length of the protrusion of the uneven portion is greater than 0.05 μm, and the upper portion of the uneven portion A wire grit type light absorbing polarizing element having a line width divided by a bottom line width of 1.0 or more.
前記無機微粒子層上に、前記誘電体層及び前記無機微粒子層の積層構造を1または複数有する、請求項1に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorbing polarizing element according to claim 1, having one or more laminated structures of the dielectric layer and the inorganic fine particle layer on the inorganic fine particle layer. 前記無機微粒子層の膜厚は200nm以下である、請求項1または2に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorbing polarizing element according to claim 1 or 2, wherein the film thickness of the inorganic fine particle layer is 200 nm or less. 前記基板と前記反射層との間に、反射防止層を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grid type light absorbing polarizing element according to any one of claims 1 to 3, further comprising an antireflective layer between the substrate and the reflective layer. 前記誘電体層は、SiO、Al、またはMgFからなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。 The wire grit type light absorbing polarizing element according to any one of claims 1 to 4, wherein the dielectric layer is made of SiO 2 , Al 2 O 3 or MgF 2 . 前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子の最表面に、使用帯域の光に対して透明な保護膜が形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorption type according to any one of claims 1 to 5, wherein a protective film transparent to light in a use band is formed on the outermost surface of the wire grit type light absorption type polarizing element. Polarizing element. 前記保護膜は自己組織化膜である、請求項6に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorbing polarizing element according to claim 6, wherein the protective film is a self-assembled film. 前記自己組織化膜は、Perfluorodecyltrichlorosilane(FDTS)またはOctadecanetrichlorosilane(OTS)である、請求項7に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit-type light-absorbing polarizing element according to claim 7, wherein the self-assembled film is Perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS) or Octadecaine Trichlorosilane (OTS). 前記自己組織化膜は、シラン系である、請求項7に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorbing polarizing element according to claim 7, wherein the self-assembled film is a silane type. 前記自己組織化膜は、撥水性を有する、請求項7に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorbing polarizing element according to claim 7, wherein the self-assembled film has water repellency. 前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子は密着層をさらに有し、前記自己組織化膜は、前記密着層上に形成される、請求項7に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grid type light absorbing polarizing element according to claim 7, wherein the wire grid type light absorbing polarizing element further includes an adhesive layer, and the self-assembled film is formed on the adhesive layer. 前記密着層はSiOにより形成される、請求項11に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。 The wire grit type light absorbing polarizing element according to claim 11, wherein the adhesion layer is formed of SiO 2 . 前記基板は、ガラス、サファイアまたは水晶である請求項1〜12のいずれか一項に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grid-type light-absorbing polarizing element according to any one of claims 1 to 12, wherein the substrate is glass, sapphire or quartz. 前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子は、液晶パネルの光の入射側または出射側のいずれか一方に用いられる、請求項1〜13のいずれか一項に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorbing polarizing element according to any one of claims 1 to 13, wherein the wire grit type light absorbing polarizing element is used for any one of the light incident side and the light emitting side of the liquid crystal panel. . 前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子は、透過型液晶プロジェクターに用いられる、請求項1〜14のいずれか一項に記載のワイヤグリット型光吸収型偏光素子。   The wire grit type light absorbing polarizing element according to any one of claims 1 to 14, wherein the wire grit type light absorbing polarizing element is used for a transmissive liquid crystal projector. 光源、液晶パネル、入射側偏光板、及び出射側偏光板を有し、
前記入射側偏光板、及び前記出射側偏光板のうち少なくとも一方は、
可視光に対し透明な基板と、
金属からなり前記基板の主面と平行な一方向に延びた帯状薄膜が該基板上に一定間隔に設けられてなる反射層と、
前記反射層上に形成された誘電体層と、
前記帯状薄膜に対応する位置であって前記誘電体層上に形成された無機微粒子層と、
を備えるワイヤグリット型光吸収型偏光素子であり、
前記無機微粒子層を構成する微粒子の結晶構造はアモルファスであり、
前記基板上に凹凸部が前記一方向に直交する方向に周期的に形成され、前記凹凸部のピッチは0.05μm超0.8μm未満であり、前記凹凸部のライン幅をピッチで除算した値は0.1超0.9未満であり、前記凹凸部の凹部深さは0.01μm超0.2μm未満であり、前記凹凸部の凸部長さは0.05μmより大きく、前記凹凸部の上部ライン幅を底部ライン幅で除算した値は1.0以上である、透過型プロジェクター。
A light source, a liquid crystal panel, an incident side polarizing plate, and an emission side polarizing plate,
At least one of the incident side polarization plate and the emission side polarization plate is
A transparent substrate for visible light,
A reflective layer formed of a metal, and a band-shaped thin film made of metal and extending in one direction parallel to the main surface of the substrate being provided on the substrate at regular intervals;
A dielectric layer formed on the reflective layer,
An inorganic fine particle layer formed on the dielectric layer at a position corresponding to the band-like thin film;
Wire grit type light absorbing polarizing element comprising
The crystal structure of the particles constituting the inorganic particle layer is amorphous,
Irregularities are periodically formed on the substrate in a direction orthogonal to the one direction, and the pitch of the irregularities is more than 0.05 μm and less than 0.8 μm, and the line width of the irregularities is divided by the pitch Is greater than 0.1 and less than 0.9, the recess depth of the uneven portion is greater than 0.01 μm and less than 0.2 μm, the length of the protrusion of the uneven portion is greater than 0.05 μm, and the upper portion of the uneven portion A transmissive projector in which the line width divided by the bottom line width is 1.0 or more.
前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子の最表面に、使用帯域の光に対して透明な保護膜が形成されている、請求項16に記載の透過型プロジェクター。   The transmissive projector according to claim 16, wherein a protective film transparent to light in a use band is formed on the outermost surface of the wire grid type light absorbing polarizing element. 前記保護膜は自己組織化膜である、請求項17に記載の透過型プロジェクター。   The transmissive projector according to claim 17, wherein the protective film is a self-assembled film. 前記自己組織化膜は、Perfluorodecyltrichlorosilane(FDTS)またはOctadecanetrichlorosilane(OTS)である、請求項18に記載の透過型プロジェクター。   The transmissive projector according to claim 18, wherein the self-assembled film is Perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS) or Octadecainetrichlorosilane (OTS). 前記自己組織化膜は、シラン系である、請求項18に記載の透過型プロジェクター。   The transmissive projector according to claim 18, wherein the self-assembled film is silane-based. 前記自己組織化膜は、撥水性を有する、請求項18に記載の透過型プロジェクター。   The transmissive projector according to claim 18, wherein the self-assembled film has water repellency. 前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子は密着層をさらに有し、前記自己組織化膜は、前記密着層上に形成される、請求項18に記載の透過型プロジェクター。   The transmission type projector according to claim 18, wherein the wire grid type light absorbing polarizing element further includes an adhesive layer, and the self-assembled film is formed on the adhesive layer. 前記密着層はSiOにより形成される、請求項22に記載の透過型プロジェクター。 The transmissive projector according to claim 22, wherein the adhesion layer is formed of SiO 2 . 前記出射側偏光板が前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子である、請求項16に記載の透過型プロジェクター。   The transmissive projector according to claim 16, wherein the exit-side polarizing plate is the wire grid-type light absorbing polarizing element. 光源、液晶パネル、入射側偏光板、及び出射側偏光板を有し、
前記入射側偏光板、及び前記出射側偏光板のうち少なくとも一方は、
可視光に対し透明な基板と、
金属からなり前記基板の主面と平行な一方向に延びた帯状薄膜が該基板上に一定間隔に設けられてなる反射層と、
前記反射層上に形成された誘電体層と、
前記帯状薄膜に対応する位置であって前記誘電体層上に形成された無機微粒子層と、
を備えるワイヤグリット型光吸収型偏光素子であり、
前記無機微粒子層を構成する微粒子の結晶構造はアモルファスであり、
前記基板上に凹凸部が前記一方向に直交する方向に周期的に形成され、前記凹凸部のピッチは0.05μm超0.8μm未満であり、前記凹凸部のライン幅をピッチで除算した値は0.1超0.9未満であり、前記凹凸部の凹部深さは0.01μm超0.2μm未満であり、前記凹凸部の凸部長さは0.05μmより大きく、前記凹凸部の上部ライン幅を底部ライン幅で除算した値は1.0以上である、液晶表示装置。
A light source, a liquid crystal panel, an incident side polarizing plate, and an emission side polarizing plate,
At least one of the incident side polarization plate and the emission side polarization plate is
A transparent substrate for visible light,
A reflective layer formed of a metal, and a band-shaped thin film made of metal and extending in one direction parallel to the main surface of the substrate being provided on the substrate at regular intervals;
A dielectric layer formed on the reflective layer,
An inorganic fine particle layer formed on the dielectric layer at a position corresponding to the band-like thin film;
Wire grit type light absorbing polarizing element comprising
The crystal structure of the particles constituting the inorganic particle layer is amorphous,
Irregularities are periodically formed on the substrate in a direction orthogonal to the one direction, and the pitch of the irregularities is more than 0.05 μm and less than 0.8 μm, and the line width of the irregularities is divided by the pitch Is greater than 0.1 and less than 0.9, the recess depth of the uneven portion is greater than 0.01 μm and less than 0.2 μm, the length of the protrusion of the uneven portion is greater than 0.05 μm, and the upper portion of the uneven portion The liquid crystal display device, wherein a value obtained by dividing the line width by the bottom line width is 1.0 or more.
前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子の最表面に、使用帯域の光に対して透明な保護膜が形成されている、請求項25に記載の液晶表示装置。   26. The liquid crystal display device according to claim 25, wherein a protective film transparent to light in a use band is formed on the outermost surface of the wire grit type light absorbing polarizing element. 前記保護膜は自己組織化膜である、請求項26に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display of claim 26, wherein the protective film is a self-assembled film. 前記自己組織化膜は、Perfluorodecyltrichlorosilane(FDTS)またはOctadecanetrichlorosilane(OTS)である、請求項27に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display according to claim 27, wherein the self-assembled film is Perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS) or Octadecainetrichlorosilane (OTS). 前記自己組織化膜は、シラン系である、請求項27に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 27, wherein the self-assembled film is a silane type. 前記自己組織化膜は、撥水性を有する、請求項27に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 27, wherein the self-assembled film has water repellency. 前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子は密着層をさらに有し、前記自己組織化膜は、前記密着層上に形成される、請求項27に記載の液晶表示装置。   28. The liquid crystal display device according to claim 27, wherein the wire grid type light absorbing polarization device further comprises an adhesive layer, and the self-assembled film is formed on the adhesive layer. 前記密着層はSiOにより形成される、請求項31に記載の液晶表示装置。 The adhesion layer is formed by SiO 2, a liquid crystal display device according to claim 31. 前記出射側偏光板が前記ワイヤグリット型光吸収型偏光素子である、請求項25に記載の液晶表示装置。   26. The liquid crystal display device according to claim 25, wherein the output side polarizing plate is the wire grid type light absorbing type polarizing element.
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