[發明專利]光學元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310051641.5
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103308968A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 峰邑浩行;安齋由美子
• 申請（專利權）人: 日立民用電子株式會社
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02B5/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍;馬立榮

技術領域

本發明涉及光學元件及其制造技術，尤其涉及適用于兼具有反射鏡和偏振片的功能的光學元件及其制造技術的有效的技術。

背景技術

在日本特開2011-123474號公報(專利文獻1)及日本特開2009-210672號公報(專利文獻2)中記載了涉及具有金屬晶格構造的線柵(wire?grid)型偏振元件的技術。

在日本特開2011-81154號公報(專利文獻3)中記載了涉及如下反射型波長板的技術：該反射型波長板不具有作為偏振元件的功能，但借助組合了金屬晶格構造和反射鏡的構造，在不同的偏振光之間提供相位差。

專利文獻1：日本特開2011-123474號公報

專利文獻2：日本特開2009-210672號公報

專利文獻3：日本特開2011-81154號公報

發明內容

光學裝置廣泛普遍地普及，例如在液晶投影儀(projector)、顯示器(display)、光學拾波器(optical?pickup)、光傳感器等中廣泛地使用了對光進行控制的光學元件。而且，隨著這些裝置的高功能化，在光學元件中也追求高功能化、高附加值化、低成本化。

液晶投影儀是這樣的光學裝置的代表性的一個例子。在該液晶投影儀中，借助根據圖像信息而對從光源射出的光束進行調制的液晶面板來形成光學像(圖像光)，并將該圖像光投影到屏幕等來進行圖像顯示。液晶面板具有對一個偏振進行強度調制的特性，因此在液晶面板的入射側和出射側分別設置有具有選擇透過偏振光的功能的偏振片(偏振元件)。

近年來，為了液晶投影儀的小型化、及投影圖像的高亮度化，液晶面板上的光密度提高，希望與此相對應的偏振元件具有優異的耐光熱性。關于這一點，可以說適用例如由無機材料構成的線柵型偏振元件，但由于其通過使用半導體光刻技術將金屬膜加工成線狀的工序制作，因此通常比使用了有機高分子膜的偏振元件高價。此外，例如在液晶投影儀中，通常在從光源到偏振元件的光路上設置反射鏡，若能夠提供兼具有反射鏡和偏振元件的功能的光學元件，則能夠削減部件數量從而削減成本。這里，在專利文獻3中公開了兼具有波長板和反射鏡的功能的光學元件，但未提供偏振選擇的功能。

本發明的目的在于提供一種兼具有反射鏡和偏振元件的功能的新型光學元件。

本發明的所述及其他目的和新的特征從本說明書的記述及附圖可知。

簡單說明本申請中公開的發明中代表性內容的概要如下。

代表性實施方式的光學元件的特征在于，具有入射電磁波的呈周期性結構的凹凸形狀部，在構成所述凹凸形狀部表面的第一面和第二面中，遠離所述電磁波的入射側的所述第一面的表面粗糙度大于靠近所述電磁波的入射側的所述第二面的表面粗糙度。

此外，代表性實施方式的光學元件的特征在于，包括：入射電磁波的呈周期性結構的凹凸形狀部；以及設置在所述凹凸形狀部的下層、吸收所述電磁波的吸收層。

另外，代表性實施方式的光學元件的制造方法的特征在于，包括：(a)準備基板的工序；(b)在所述基板的表面形成具有周期性結構的凹凸形狀部的工序；以及(c)以具有指向性的成膜法在形成了所述凹凸形狀部的所述基板上方形成反映了所述凹凸形狀部的形狀的金屬膜的工序。

簡單說明由本申請中公開的發明中代表性內容得到的效果如下。

能夠提供一種兼具有反射鏡和偏振元件的功能的光學元件。

附圖說明

圖1是表示具有由金屬細線構造構成的線柵構造的透射型光學元件的示意結構的立體圖。

圖2是表示TM偏振光透過線柵構造的機制的圖。

圖3是表示TE偏振光在線柵構造被反射的機制的圖。

圖4是表示本發明實施方式1的反射型偏振元件的簡要結構的立體圖。

圖5是用于說明能夠實現反射型偏振元件的機制的圖。

圖6(a)是表示入射到實施方式1的反射型偏振元件的入射光的偏振狀態的一個例子的圖，(b)是表示從反射型偏振元件反射的反射光的偏振狀態的圖。

圖7是表示具有雜亂的表面形狀的反射型偏振元件的計算模型的圖。

圖8是表示具有雜亂的表面形狀的反射型偏振元件的計算模型的圖。

圖9是表示具有雜亂的表面形狀的反射型偏振元件的計算模型的圖。

圖10是表示具有雜亂的表面形狀的反射型偏振元件的計算模型的圖。

圖11(a)～(d)是表示對在圖7～圖10中表示的反射型偏振元件的TE偏振光及TM偏振光各自的反射率與雜亂表面的標準偏差之間的關系進行計算的結果的圖。