JP6100492B2 - 偏光素子、プロジェクター及び偏光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
1.偏光素子の構成
2.光学特性の評価試験
3.偏光素子の製造方法
4.液晶プロジェクターの構成例
<1.偏光素子の構成>
図1は、本発明の一実施の形態に係る偏光素子を示す概略断面図である。図1に示すように、偏光素子1は、使用帯域の光に透明な透明基板11と、透明基板11の一方の面上に使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列された格子状凸部を構成する反射層12と、反射層12上に形成された誘電体層13と、誘電体層13上に形成された拡散バリア層14と、拡散バリア層14上に形成された吸収層15とを備える。すなわち、偏光素子1は、透明基板11側から反射層12と誘電体層13と拡散バリア層14と吸収層15とがこの順に積層された凸部が、透明基板11上に一定間隔に並んだ一次元格子状のワイヤグリッド構造を有する。
透明基板11は、使用帯域の光に対して透明で、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。本実施の形態では、透明基板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が好ましい。これにより、強い光に対して高い耐光性を有することとなり、発熱量の多いプロジェクターの光学エンジン用の偏光素子として有用となる。
反射層12は、透明基板11上に吸収軸であるY方向に帯状に延びた金属薄膜が配列されてなるものである。すなわち、反射層12は、ワイヤグリッド型偏光子としての機能を有し、透明基板11のワイヤグリッドが形成された面に向かって入射した光のうち、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。
誘電体層13は、吸収層15で反射した偏光に対して、吸収層15を透過し、反射層12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。具体的な膜厚は、偏光の位相を調整し、干渉効果を高めることが可能な1〜500nmの範囲で適宜設定される。本実施の形態では、吸収層15が反射した光を吸収するため、膜厚が最適化されていなくてもコントラストの向上が実現でき、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構わない。
拡散バリア層14は、吸収層15と拡散バリア層14の界面において、吸収層15の拡散防止効果を有する、又は拡散によリ生成される物質が、偏光素子の光学特性(透過率及び反射率)の変化に及ぼす影響の小さい材料を用いる。拡散バリア層14は、吸収層にSiを用いた場合に、好適には、Ta、W、Nb、Tiなどの金属膜が挙げられる。
吸収層15は、金属、半導体など光学定数の消衰定数が零でない、光吸収作用を持つ物質の1種以上から構成され、その材料は、適用される光の波長範囲によって選択される。金属材料としては、Ta、Al、Ag、Cu、Au、Mo、Cr、Ti、W、Ni、Fe、Sn単体もしくはこれらを含む合金が挙げられる。半導体材料としては、Si、Ge、Te、ZnO、シリサイド材料(β−FeSi2、MgSi2、NiSi2、BaSi2、CrSi2、CoSi2、TaSi等)などが挙げられる。これにより、偏光素子1は、適用される可視光域に対して高い消光比を備えることができる。
次いで、拡散バリア層14を備えた偏光素子1について、拡散バリア層14を有しない比較例と対比した試験結果について説明する。各試験では、拡散バリア層14を備えた実施例に係る偏光素子と、拡散バリア層14を有しない比較例に係る偏光素子を作製し、作製直後(初期)の光学特性を測定するとともに、150℃又は300℃の熱処理を施した後の光学特性についても測定した。
次に、本実施の形態における偏光素子1の製作方法について説明する。先ず、透明基板11上に、反射層12(Al)、誘電体層13(SiO2)、拡散バリア層14(Ta)、吸収層15(Si)第1のエッチングマスク層20(SiO2)及び第2のエッチングマスク層21(Al)をこの順に成膜する。
次に、本発明の一実施の形態に係る液晶プロジェクターについて説明する。液晶プロジェクター100は、光源となるランプと、液晶パネルと、前述した偏光素子1とを備える。
Claims (7)
- 透明基板と、
上記透明基板上に使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列された格子状凸部を構成する反射層と、
上記反射層上に形成された誘電体層と、
上記誘電体層上に形成された拡散バリア層と、
上記拡散バリア層上に形成され、上記誘電体層とともに上記拡散バリア層を挟持する吸収層とを備え、
上記拡散バリア層は、Ta、Nb又はTiのいずれかであり、
上記吸収層は、Siを含む偏光素子。 - 上記反射層の幅が、上記誘電体層の幅の50%以上である請求項1に記載の偏光素子。
- 上記拡散バリア層がアニール処理されている請求項1又は2に記載の偏光素子。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の偏光素子と、光源と、画像表示パネルとを備え、
上記偏光素子は、上記光源からの使用帯域の光を上記透明基板の格子状凸部が形成された面に向かって入射し、通過させるプロジェクター。 - 透明基板上に、反射層と、誘電体層と、Ta、Nb又はTiのいずれかからなる拡散バリア層と、Siを含む吸収層とを、この順に積層し、
使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列されたワイヤグリッドをパターニングにより形成する偏光素子の製造方法。 - 上記反射層の幅が、上記誘電体層の幅の50%以上である請求項5に記載の偏光素子の製造方法。
- 上記ワイヤグリッドを形成した後、アニール処理を行う請求項5又は6に記載の偏光素子の製造方法。
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