专利名称：偏振光元件及其制造方法、投影仪、液晶装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及偏振光元件及其制造方法、投影仪、液晶装置及电子设备。
背景技术：
作为偏振光元件的一种，公知有线栅(wire grid)偏振光元件(例如，参照专利文献1、幻。线栅偏振光元件具备由金属构成的栅极(grid)以比使用的光的波长短的间距被铺满于透明的基板上的结构。由于线栅偏振光元件能够仅由无机物构成，故与使用有机物的偏振光片相比，由光照射引起的劣化明显减少，在推进高亮度化的液晶投影仪中，作为有效的器件(device)被关注。专利文献1 日本专利第4411202号公报专利文献2 日本特开平10-73722号公报线栅偏振光元件虽具备优异的耐热性，但伴随着近年来的液晶投影仪趋于高亮度化，需求更进一步的高温信赖性。在专利文献1中，通过在线栅偏振光元件的表面形成氨基膦酸酯(Amino phosphonate)来实现金属光栅的保护。然而，由于在被加热至200°C以上的用途中有机分子亦即氨基膦酸酯被分解，故不能确保充分的信赖性。另外，在专利文献2中，通过利用热处理使基板上的金属光栅(金属细线)的表面氧化来提高耐氛围气性。然而，为了进行氧化处理需要将基板加热至500°C以上，存在基板出现裂纹、变形的情况。并且存在金属光栅自身因热膨胀而受损，决定光学特性的金属光栅的高度、宽度等尺寸变化的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述以往技术的问题点而形成的，其目的之一在于提供高温信赖性优异的偏振光元件及其制造方法。本发明的偏振光元件的特征在于，具有基板；金属层以及吸收材料层，它们在上述基板上形成为俯视条纹状，且在上述基板的厚度方向层叠；第一电介质层，其由构成上述金属层的金属的氧化物构成，且形成于上述金属层的表面；以及第二电介质层，其由形成上述吸收材料层的材料的氧化物构成，且形成于上述吸收材料层的表面。根据该结构，能够通过具备由金属层与吸收材料层构成的层叠结构来实现吸收型的偏振光元件。另外，通过构成金属层的金属的氧化物亦即第一电介质层、与由构成吸收材料层的物质的氧化物构成的第二电介质层，将金属层以及吸收材料层覆盖，因此在使用时即便偏振光元件的温度上升，金属层以及吸收材料层的表面的氧化膜也难以生长。因此，能够抑制金属层以及吸收材料层的氧化，能够抑制偏振光分离特性的变动。由此，能够得到优异的高温信赖性。也可以在上述金属层与上述吸收材料层之间形成有第三电介质层。根据该结构，能够防止在金属层与吸收材料层之间产生构成元素的相互扩散，从而能够抑制缘于上述扩散的偏振光分离特性的变动。也可以在包括上述金属层与上述吸收材料层的层叠体的上层形成有第四电介质层。根据该结构，由于在层叠体的最上层形成与其他电介质层不同的第四电介质层， 故能够利用任意的电介质材料形成第四电介质层。由此，例如，由于还能够利用具有光吸收性的材料、具有光透过性的材料形成第四电介质层，故能够形成有助于提高偏振光元件的光学特性的结构。亦可构成为，上述吸收材料层，由选自硅、锗、铬所构成的组群中的一种或两种以上构成。根据该结构，能够实现低反射率的反射型偏振光元件。亦可构成为，上述金属层，由选自铝、银、铜、铬、钛、镍、钨、铁所构成的组群中的一种或两种以上的金属构成。根据该结构，能够容易地在金属层的表面形成由构成该金属层的金属的氧化物构成的电介质层，形成能够有效地防止由于使用时的温度上升引起的金属层的氧化的偏振光元件。本发明的偏振光元件的制造方法的特征在于，具有在基板的一面侧形成金属层以及吸收材料层的工序，该金属层以及吸收材料层俯视呈条纹状，且在上述基板的厚度方向层叠；以及形成第一电介质层和第二电介质层的工序，在该工序中，是通过在含氧的氛围气中使上述金属层以及上述吸收材料层的表面氧化，而在上述金属层的表面形成第一电介质层，并且在上述吸收材料层的表面形成第二电介质层。根据该制造方法，由于在层叠形成金属层与吸收材料层之后，通过将金属层与吸收材料层一并进行氧化处理，来形成第一以及第二电介质层，故能够容易地制造高温信赖性优异的偏振光元件。也可以设为上述含氧的氛围气为臭氧氛围气的方法。根据该制造方法，能够迅速地形成由细致的氧化膜构成的电介质层，从而能够提高偏振光元件的高温信赖性。在形成上述第一以及第二电介质层的工序中，也可以设为向上述基板照射紫外线的方法。根据该制造方法，能够促进臭氧的分解反应，从而能够以低温形成氧化膜。另外， 能够提高形成的氧化膜的细致性，从而能够提高偏振光元件的高温信赖性。本发明的投影仪的特征在于，具备射出光的照明光学系统；调制上述光的液晶光阀(light valve)；以及将利用上述液晶光阀调制后的光投射到被投射面的投射光学系统，在上述液晶光阀与上述照明光学系统之间、以及上述液晶光阀与上述投射光学系统之间中的至少一方，设置先前记载的偏振光元件。根据该结构，能够提供具备高温信赖性优异的偏振光元件且与高输出的光源对应的投影仪。本发明的液晶装置的特征在于，该液晶装置通过在一对基板之间夹持液晶层而成，且在至少一方的上述基板的上述液晶层侧形成先前的偏振光元件。根据该结构，提供具备高温信赖性优异的偏振光元件的液晶装置。
本发明的电子设备的特征在于，具备上述液晶装置。根据该结构，能够提供具备高温信赖性优异的显示部的电子设备。
图1是实施方式的偏振光元件IA的概略图。图2是表示实施方式的偏振光元件的制造方法的工序图。图3是第一 第三变形例所涉及的偏振光元件的部分剖视图。图4是表示投影仪的一个实施方式的图。图5是表示液晶装置的一个实施方式的剖面示意图。图6是表示使用了图5所示的液晶装置的电子设备的一例的立体图。图7是表示偏振光分离特性的模拟结果的图表。附图标记说明如下1A、1B、1C、1D、330、340…偏振光元件；11…基板；Ilc…面；12…金属层；12A…第一电介质层；13…中间电介质层(第三电介质层)；14…吸收材料层；14A…第二电介质层； 14b…侧面；17…第四电介质层；L2…宽度(厚度)；300…液晶装置；350…液晶层；800…投影仪；830…液晶光阀；1300···移动电话(电子设备)。
具体实施例方式以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明的范围并不局限于以下的实施方式，可在本发明的技术性思想的范围内进行任意地变更。另外，在以下的附图中，为了易于理解各结构，存在实际的结构与各结构的比例尺、数量等不同的情况。[偏振光元件]以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的偏振光元件以及偏振光元件的制造方法进行说明。图1是本实施方式的偏振光元件IA的概略图，图1 (a)是部分立体图，图1 (b)是将偏振光元件IA在TL平面切开的部分剖视图。此外，在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，参照该XYZ正交坐标系对各部件的位置关系进行说明。此时，将与设置有金属层12的基板11的面Ilc平行的面设为XY平面， 将金属层12的延伸方向设为X轴方向。金属层12的并列方向(排列轴)是Y轴方向。另夕卜，在以下所有的附图中，为了易于观察附图，而使各结构要素的膜厚、尺寸的比例等有适当地不同。如图1(a)以及图1(b)所示，偏振光元件IA具备基板11 ；多个金属层12，其在基板11上形成为俯视条纹状；第一电介质层12A，其形成于各个金属层12的侧面；中间电介质层(第三电介质层)13，其形成于各个金属层12上；吸收材料层14，其形成于中间电介质层13上；以及第二电介质层14A，其形成于吸收材料层14的表面。S卩，偏振光元件IA具有从基板11侧开始依次层叠金属层12、中间电介质层13、以及吸收材料层14的结构。第一电介质层12A覆盖金属层12的沿着X轴方向延伸的两个侧面(第一侧面12a 以及第二侧面12b)。金属层12的顶面(顶部12c)被中间电介质层13覆盖。第二电介质层14A覆盖形成于中间电介质层13上的吸收材料层14的沿着X轴方向延伸的两个侧面 14a、14b、以及顶面(顶部14c)。基板11只要是具有透光性的材料即可，例如，也可以使用石英、塑料等。在本实施方式中，作为基板11而使用玻璃基板。根据偏振光元件IA的用途不同，存在偏振光元件IA 蓄热并形成高温的情况，故作为基板11的材料优选使用耐热性高的玻璃、石英。金属层12是在基板11上朝一个方向延伸的金属细线，在基板11上以规定的间距相互平行地排列。作为金属层12的材料，使用在可视区域内光的反射率高的材料。具体地说，例如能够将铝、银、铜、铬、钛、镍、钨、铁等作为金属层12的材料而使用。在本实施方式中，使用铝作为金属层12的材料。第一电介质层12A形成为覆盖各个金属层12的侧面。作为第一电介质层12A的材料，使用构成金属层12的金属的氧化物，优选使用在可视区域内光透过率高的材料，例如氧化铝这样的电介质材料。如后述那样，第一电介质层12A能够利用使金属层12氧化的方法、将构成金属层12的金属的氧化物成膜的方法等来形成。此外，第一电介质层12A只要在偏振光元件IA的照射光的区域中覆盖金属层12 即可，在除此之外的区域可以不必覆盖金属层12。例如，在大型基板上形成多个金属层12 与覆盖这些金属层12的侧面的第一电介质层12A之后，在将大型基板切断为单个的基板11 的情况下，在基板11的端部，金属层12与第一电介质层12A被切断，虽形成为金属层12与第一电介质层12A的切断面露出的状态，但这样的结构也可以。中间电介质层13形成为覆盖金属层12的顶部12c。中间电介质层13作为抑制金属层12与吸收材料层14之间的构成元素的相互扩散的屏障层而形成，根据需要形成于金属层12与吸收材料层14之间。中间电介质层13的材料只要是具有上述的屏障性的电介质材料即可，并没有特别的限定，能够由硅、铝、铬、钛、镍、钨等的氧化物、氮化物、氮氧化物形成。在本实施方式的情况下，作为中间电介质层13的材料使用硅氧化物。吸收材料层14形成于在金属层12上层叠的中间电介质层13上，沿着金属层12 的延伸方向(X轴方向)延伸。作为吸收材料层14的材料，使用在可视区域中具有比中间电介质层13的光吸收率高的光吸收率的物质。具体地，由从硅、锗、铬所构成的组群当中选择的一种或两种以上构成。在本实施方式中，使用硅作为吸收材料层14的材料。如图1(b)所示，第二电介质层14A覆盖吸收材料层14的两个侧面14a、14b以及顶面(顶部14c)而形成。作为第二电介质层14A的材料，使用构成吸收材料层14的物质的氧化物。即，第二电介质层14A由硅氧化物、锗氧化物、铬氧化物、或者包括这些当中的多个氧化物的材料构成。在本实施方式中，由于吸收材料层14是硅，故第二电介质层14A由硅氧化物构成。在相邻配置的两个金属层12之间设置有槽部15。槽部15被设置为以比可视光的波长短的周期在Y轴方向隔开大致均等的间隔。因此，在侧面形成有第一电介质层12A的金属层12，也以比可视光的波长短的周期被排列于Y轴方向。本实施方式的偏振光元件IA的各部分的尺寸例如能够设定为以下那样。金属层12的高度Hl在30nm以上200nm以下的范围内，金属层12的Y轴方向的宽度Ll (线宽度)在20nm以上60nm以下的范围内。
形成于金属层12的表面的第一电介质层12A的Y轴方向的宽度L2(金属层12 的侧面的厚度)在5nm以上30nm以下的范围内。金属层12上的中间电介质层13的高度 H2(金属层12的顶面的厚度)在IOnm以上IOOnm以下的范围内。中间电介质层13的宽度在30nm以上120nm以下的范围内。另外，吸收材料层14的高度H3 (中间电介质层13上的厚度)在5nm以上30nm以下的范围内，宽度在20nm以上60nm以下的范围内。形成于吸收材料层14的表面的第二电介质层14A的高度H4(吸收材料层14的顶面的厚度)、以及Y轴方向的宽度(吸收材料层 14的侧面的厚度)都在5nm以上30nm以下的范围内。另外，相邻配置的两个第一电介质层12A彼此的间隔S(槽部15的Y轴方向的宽度)，例如为70nm,周期P (间距)例如为140nm。在以上说明的本实施方式的偏振光元件IA中，金属层12由铝等的在可视区域中光反射率高的材料形成。吸收材料层14由在可视区域中光吸收率比第一电介质层12A的光吸收率高的材料(硅、锗等)形成。另外，金属层12利用由铝氧化物等的在可视区域中光透过率高的材料形成的第一电介质层12A被覆盖表面，吸收材料层14利用由硅氧化物、锗氧化物等材料形成的第二电介质层14A被覆盖表面。根据具备所述结构的本实施方式的偏振光元件1A，能够得到以下的作用效果。首先，设定为金属层12、中间电介质层13、以及吸收材料层14的层叠结构，由此能够使在与金属层的延伸方向正交的方向振动的直线偏振光亦即TM波21透过，而使在金属层的延伸方向振动的直线偏振光亦即TE波22被吸收。更详细地，从基板11的吸收材料层14侧入射的TE波22主要利用吸收材料层14 的光吸收作用而被衰减，并且根据情况利用第二电介质层14A而被衰减。一部分的TE波22 虽没有被吸收材料层14与第二电介质层14A吸收地入射到中间电介质层13，但在通过中间电介质层13时被施加相位差。通过中间电介质层13的TE波22被金属层12 (作为线栅而发挥功能)反射。该反射后的TE波22在通过中间电介质层13时被施加相位差，利用干涉效应而被衰减，并且剩余的TE波22被吸收材料层14再吸收。根据以上那样的TE波22的衰减效应，能够得到吸收型的所希望的偏振光分离特性。另外，在本实施方式中，金属层12的两侧面利用由构成金属层12的金属的氧化物构成的第一电介质层12A而被覆盖。由于这样的第一电介质层12A能够通过使金属层12 的表面氧化而容易地形成，并且能够成为细致的氧化膜，故能够防止金属层12由于使用时的温度上升而劣化，从而能够抑制偏振光分离功能的降低。另外，在本实施方式中，对于吸收材料层14，也利用由构成吸收材料层14的物质的氧化物构成的第二电介质层14A而被覆盖。由此，即便在使用时偏振光元件IA的温度上升，由于吸收材料层14的氧化没有进行，故难以产生由于温度变化引起的变质，从而能够抑制偏振光分离功能的变动。另外，在本实施方式的偏振光元件IA中，在由金属氧化物构成的吸收材料层14与金属层12之间，夹装有中间电介质层13。根据这样的结构，能够防止在吸收材料层14与金属层12之间产生构成元素的相互扩散。由此，能够防止由于金属层12、吸收材料层14发生变质而引起的偏振光分离功能的变动。
这样，根据本实施方式，能够得到即便在使用时温度上升、偏振光特性也难以降低的偏振光元件1A。(偏振光元件的制造方法)接着，对本实施方式的偏振光元件IA的制造方法进行说明。图2是表示实施方式的偏振光元件的制造方法的工序图。本实施方式的偏振光元件的制造方法是下述制造方法在基板11的一面侧形成俯视呈条纹状且在基板11的厚度方向层叠的金属层12、中间电介质层13、以及吸收材料层 14，之后在含氧的氛围气中使金属层12以及吸收材料层14的表面氧化，由此在金属层12 的表面形成第一电介质层12A，并且在吸收材料层14的表面形成第二电介质层14A。以下，参照附图进行说明。首先，如图2(a)所示，在基板11上依次层叠形成用于形成金属层12的作为金属膜的铝膜112、用于形成中间电介质层13的作为电介质膜的硅氧化膜113、用于形成吸收材料层14的作为无机膜的硅膜114。作为各层的薄膜的形成方法，能够使用溅射 (Sputtering)法、CVD法等众所周知的成膜法。接着，在最上层的硅膜114上，形成省略图示的保护层(Resist)膜，接着曝光、显像该保护层膜，由此图案形成为条纹状。之后，将图案形成了的保护层膜作为掩膜(mask) 而蚀刻铝膜112、硅氧化膜113、以及硅膜114，由此形成图2 (b)所示的俯视呈条纹状的金属层12、中间电介质层13、以及吸收材料层14的层叠体。在上述的蚀刻工序中，硅膜114以及硅氧化膜113能够通过使用氟系的蚀刻气体 (0&、01&、01#2、(/8等)的干蚀刻处理来进行蚀刻。另外，铝膜112能够通过使用氯系的蚀刻气体(口2、8(13等)的干蚀刻处理来进行蚀刻。若形成了上述的层叠体的话，接着，如图2(c)所示，通过使金属层12的表面氧化来形成第一电介质层12A，并且通过使吸收材料层14的表面氧化来形成第二电介质层14A。具体地，在将臭氧控制为50 IOOPa的范围内的石英等真空容器内，配置由金属层12、中间电介质层13、以及吸收材料层14构成的层叠体形成的基板11。接着，使用 De印-UV灯等向基板11的面Ilc照射紫外线(波长< 310nm)。此时的紫外线强度为例如 120mW/cm2。由于臭氧在波长220nm 300nm的范围内具有高吸收系数，故光吸收反应的结果是能够高效地生成具有高能量的激发状态的氧原子。上述的激发氧原子与通常的氧原子相比扩散系数(活性度)大，表示较高的氧化速度。另外，能够与热氧化相比在低温下生成氧化膜。另外在本工序中，也可以加热基板 11，通过加热促进金属层12表面以及吸收材料层14表面的氧化反应，从而能够在短时间内形成第一电介质层12A、第二电介质层14A。作为加热基板11的方法，例如，能够举出从基板11的背面(与面Ilc的相反一侧的面)照射卤素灯的方法等。基板11的加热温度例如为 150°C。通过在将基板11加热到150°C的状态下进行20分钟的臭氧氧化，能够在金属层 12的表面形成厚度20nm的铝氧化膜(第一电介质层12A)，并能够在吸收材料层14的表面形成厚度IOnm的硅氧化膜(第二电介质层14A)。通过调整本工序的处理条件(基板温度、 处理时间)，能够自如地控制第一电介质层12A以及第二电介质层14A的厚度。换言之，未被氧化而剩余的金属层12的宽度与吸收材料层14的宽度也能够自如地控制。
在以上说明的本实施方式的制造方法中，层叠形成金属层12、中间电介质层13、 以及吸收材料层14之后，通过一并使金属层12与吸收材料层14氧化，来形成第一电介质层12A与第二电介质层14A。由此，由于能够容易地形成金属层12与吸收材料层14由电介质层覆盖的结构，故能够容易制造难以产生由于使用时的温度上升引起的偏振光分离特性的变动、高温信赖性优异的偏振光元件。另外，作为使金属层12与吸收材料层14的表面氧化的方法，由于使用臭氧氧化， 与以往相比，能够在低温的工序中形成金属层12以及吸收材料层14的氧化膜(第一电介质层12A、第二电介质层14A)。由此，能够减少制造工序中的基板11的裂纹、变形。另外， 由于抑制基板的变形，故能够抑制决定偏振光元件的特性的金属层12以及吸收材料层14 的高度宽度等尺寸在热处理前后变化。其结果是，能够制造偏振光分离特性的面内均一性优异的偏振光元件。(变形例)接着，参照图3对本实施方式的偏振光元件的变形例进行说明。图3(a) (C)是第一 第三变形例所涉及的偏振光元件的部分剖视图。<第一变形例>图3(a)所示的第一变形例的偏振光元件IB在相邻的金属层12之间的区域具有折射率比基板11低的区域16。区域16以外的结构与图1所示的偏振光元件IA相通。在本变形例的情况下，区域16通过利用干蚀刻等将在基板11上相邻配置的金属层12之间露出的基板11的表面部分地除去而形成。或者，也可以使用预先形成条纹状槽的基板11。下挖基板11的表面的深度H5例如在30nm以上200nm以下的范围内。根据具备上述结构的偏振光元件1B，由于能够使基板11与金属层12之间的边界附近的有效的折射率降低，故能够抑制TM波21在边界处(透过偏振光元件的偏振光)的反射，从而能够形成高透过率的偏振光元件。〈第二变形例〉接着，图3(b)所示的第二变形例的偏振光元件IC在基板11上具备下述结构在由在侧面形成第一电介质层12A的金属层12、中间电介质层13 (第三电介质层)、以及在侧面形成第二电介质层14A的吸收材料层14构成的层叠体上，形成第四电介质层17。此外，在图3(b)中虽在相邻的金属层12之间形成有低折射率的区域16，但如图1 所示，也可以是具有槽部15的结构。第四电介质层17能够使用任意的电介质材料而形成。具体地，可以举例为硅、铝、 铬、钛、镍、钨、锰等的氧化物、氮化物或氮氧化物等。在本实施方式的情况下，使用硅氧化物作为第四电介质层17的材料。在本实施方式的情况下，由于第四电介质层17形成于吸收材料层14的上层，故也可以使用光吸收率比第一电介质层12A高的电介质材料来形成第四电介质层17。例如，当使用铬氧化物或锰氧化物时，由于第四电介质层17自身发挥光吸收性，故能够提高TE波22 的吸收率。此外，在本实施方式中，金属层12与吸收材料层14的层叠顺序能够调换。即，也能够为在基板11上依次层叠吸收材料层14、中间电介质层13、金属层12、以及第四电介质层17。在该情况下，第四电介质层17优选由光透过性优异的电介质材料(硅氧化物、铝氧化物等)形成。偏振光元件IC能够利用与先前的实施方式的偏振光元件IA几乎相同的制造方法来制造。具体地，能够利用下述的制造方法来进行制造，该制造方法具有成膜工序，在该工序中，使用溅射法等在基板11上对用于形成金属层12的金属膜(铝膜)、成为中间电介质层13的电介质膜(硅氧化膜)、用于形成吸收材料层14的无机膜(硅膜)、以及用于形成第四电介质层17的电介质膜(硅氧化膜)进行成膜；图案形成工序，在该工序中，将上述层叠膜图案形成为俯视条纹状，从而形成由金属层12、中间电介质层13、吸收材料层14、以及第四电介质层17构成的层叠体；以及氧化工序，在该工序中，将形成有上述层叠体的基板配置于含氧的氛围气中，通过使金属层12与吸收材料层14的表面氧化来在金属层12的侧面形成第一电介质层12A，并且在吸收材料层14的侧面形成第二电介质层14A。<第三变形例>接着，图3(c)所示的第三变形例的偏振光元件ID具备在基板11上形成有由在侧面形成有第一电介质层12A的金属层12、以及在侧面以及顶面形成有第二电介质层14A的吸收材料层14构成的层叠体的结构。即，第三变形例的偏振光元件ID在图1所示的偏振光元件IA中，省略了中间电介质层13。此外，在偏振光元件ID中，在从吸收材料层14向金属层12入射、并被金属层12 反射的光再次透过吸收材料层14以及第二电介质层14A时，被吸收材料层14、第二电介质层14A吸收。因此，本变形例的偏振光元件ID也作为吸收型的偏振光元件进行动作。另外，在偏振光元件ID中，由于金属层12以及吸收材料层14利用第一电介质层 12A或者第二电介质层14A被覆盖，故即便在使用时温度上升，也能够抑制金属层12、吸收材料层14被氧化。由此，能够减小由于温度上升引起的偏振光分离特性的变动，从而能够得到优异的高温信赖性。[投射型显示装置]图4是表示投影仪的一个实施方式的图。图4所示的投影仪800具有光源810 ；分色镜813、814 ；反射镜815、816、817 ；入射透镜818 ；中继透镜819 ；射出透镜820 ；光调制部822、823、824 ；十字分色棱镜825 ；以及投射透镜826。光源810由金属卤化物等的灯811与对该灯的光进行反射的反射镜812构成。此夕卜，作为光源810，除了金属卤化物以外也能够使用超高压水银灯、镁光水银灯、高压水银灯、De印UV灯、氙气灯、氙气镁光灯等。分色镜813使来自光源810的白色光所包含的红色光透过，并且反射蓝色光与绿色光。透过的红色光被反射镜817反射，入射到红色光用的光调制部822。另外，在被分色镜813反射的蓝色光与绿色光之中，绿色光被分色镜814反射，入射到绿色光用的光调制部 823。蓝色光透过分色镜814，经由包括为了防止由于长光路引起的光损失而设置的入射透镜818、中继透镜819以及射出透镜820的中继光学系统821，青色光入射到光调制部824。光调制部822 拟4隔着液晶光阀830而在两侧配置有入射侧偏振光元件840与射出侧偏振光元件部850。入射侧偏振光元件840被设置于从光源810射出的光的光路上的、光源810与液晶光阀830之间。另外射出侧偏振光元件部850被设置于通过液晶光阀 830的光的光路上的、液晶光阀830与投射透镜拟6之间。入射侧偏振光元件840与射出侧偏振光元件部850的相互的透过轴被配置为正交(交叉尼科耳(Cross Nicol)配置)。入射侧偏振光元件840是反射型的偏振光元件，使与透过轴正交的振动方向的光反射。另外，射出侧偏振光元件部850具有第一偏振光元件(与前置偏振光片、与 prepolarizer意义相同)852与第二偏振光元件854。在第一偏振光元件852中使用上述的实施方式的偏振光元件。另外，第二偏振光元件邪4是将有机材料作为形成材料的偏振光元件。第一偏振光元件852以及第二偏振光元件邪4都是吸收型的偏振光元件，第一偏振光元件852与第二偏振光元件邪4相互协作而吸收光。此外，也能够使用先前的实施方式的偏振光元件作为入射侧偏振光元件840。一般地，由有机材料形成的吸收型的偏振光元件，由于容易因为热而产生劣化，故作为高亮度所需要的大输出的投影仪的偏振光单元而使用是困难的。然而，在本实施方式的投影仪800中，在第二偏振光元件邪4与液晶光阀830之间，配置有由耐热性高的无机材料形成的第一偏振光元件852，第一偏振光元件852与第二偏振光元件邪4相互协作而吸收光。因此，由有机材料形成的第二偏振光元件854的劣化被抑制。通过各光调制部822 拟4调制后的三个色光，入射到十字分色棱镜825。该十字分色棱镜825是贴合四个直角棱镜而成的元件，在其边界反射红光的电介质多层膜与反射蓝光的电介质多层膜形成为X字状。利用这些电介质多层膜合成三个色光，从而形成表示彩色图像的光。被合成了的光利用作为投射光学系统的投射透镜拟6被投射到屏幕827 上，图像被放大显示。以上那样的结构的投影仪800，由于在射出侧偏振光元件部850使用上述实施方式的偏振光元件，故即便使用高输出的光源也能抑制偏振光元件的劣化。因此，能够形成信赖性高、具有优异的显示特性的投影仪800。[液晶装置]图5是表示具备本发明所涉及的偏振光元件的液晶装置300的一例的剖面示意图。本实施方式的液晶装置300构成为在元件基板310、对置基板320之间夹持液晶层350。元件基板310具备偏振光元件330，对置基板320具备偏振光元件340。偏振光元件330以及偏振光元件340是上述实施方式的偏振光元件。偏振光元件330具备基板主体331、栅极部332以及保护膜333，偏振光元件340 具备基板主体341、栅极部342以及保护膜343。基板主体331、341与先前的实施方式的基板11对应。栅极部332、342与先前的实施方式的由金属层12、中间电介质层13、吸收材料层14、第一电介质层12A、以及第二电介质层14A构成的凸条对应。对于栅极部332、342，各自所具备的金属层12、中间电介质层13、吸收材料层14等未图示。在本实施方式中，基板主体331、341是偏振光元件的基板，并且兼做液晶装置用的基板。另外栅极部332与栅极部342被配置为相互交叉。在偏振光元件330的液晶层350侧，具备像素电极314、未图示的配线、TFT元件， 并设置有配向膜316。同样地，在偏振光元件340的内面侧，设置有公共电极324、配向膜 326。在这样的结构的液晶装置中，由于基板主体331、基板主体341兼备液晶装置用的基板、偏振光元件用的基板的功能，故能够减少部件数量。因此装置整体能够薄型化，能够提高液晶装置300的功能。另外，由于装置结构简化，故能够制造容易且实现成本削减。[电子设备]接着，对本发明的电子设备所涉及的其他的实施方式进行说明。图6是表示使用图5所示的液晶装置的电子设备的一例的立体图。图6所示的移动电话(电子设备)1300 构成为，具备本发明的液晶装置作为小尺寸的显示部1301，并具备多个操作按钮1302、听筒1303、以及话筒1304。由此，能够提供信赖性优异、具备可进行高品质显示的显示部的移动电话1300。另外，本发明的液晶装置，除了上述移动电话之外，还能够作为电子书、个人计算机、数码相机、液晶电视、投影仪、取景器型或监视直视型的磁带录像机、车辆导航装置、寻呼机、电子笔记本、计算器、文字处理机、工作站、可视电话、POS终端、具备触摸面板的设备等图像显示装置而适当地使用。此外，本发明并不局限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形而实施。[基于模拟解析的光学特性评价]接着，对实施方式所涉及的偏振光元件的模拟解析结果进行说明。在解析中，假定将本发明的偏振光元件应用作为液晶投影仪的光阀用的偏振光元件而进行评价。本发明的偏振光元件，由于由无机材料形成而耐热性高，故能够应用作为具有上述高输出的光源的液晶投影仪的前置偏振光片。在这样的前置偏振光片，需要具有相对于TM光的高的光透过率，使TM光良好地透过。另外，如上所述，由于两枚偏振光元件相互协作而吸收TE光，故TE光的吸收率不需要那么高。具体地，只要TM光的透过率比80%大，TE光的吸收率比40%大在使用上就没问题。对于TE光的吸收率，为了减轻对于两枚偏振光元件的负担，最好比50%大。另外，为了防止TE光被前置偏振光片反射而返回到光阀，TE光的反射率较低比较好，优选在20%以下。因此，在以下的解析中，以TM光透过率比80%大、TE光反射率比20%小、TM光反射率比20%小为基准而进行评价。模拟解析中使用Grating Solver Development公司制的解析软件亦即GSolver， 将偏振光元件的形状、构成材料的折射率等作为参数。从基板依次层叠金属层12(铝)、中间电介质层13(硅氧化物)、吸收材料层 14 (硅)，在金属层12的表面形成第一电介质层12A (铝氧化物)，在吸收材料层14的表面形成第二电介质层14A (硅氧化物)，且使用在相邻的金属层12之间，下挖基板11的表面的模型(第一变形例的偏振光元件1B)而进行数值计算的。在计算中，设定为金属层12(铝)的高度Hl :60nm、宽度Ll :20nm，第一电介质层12A (氧化铝)的宽度(厚度)L2 :20nm，中间电介质层13 (硅氧化物)的高度H2:10nm， 吸收材料层14(硅)的高度H3 :10nm，第二电介质层14A(硅氧化物)的高度H4以及宽度 10nm，区域16的Y轴方向的宽度W :80nm，区域16的基板11的下挖深度H5 :30nm，金属层 12的周期P :140nm。另外，上述的偏振光元件的构成材料的折射率以及衰减系数使用被收纳于GSolver的各参数。在上述的模型中，求得波长400nm 700nm的偏振光特性。图7是表示相对于TM光以及TE光的偏振光分离特性的模拟结果的图表。图表中，Rp是TM光的反射率(％)，Tp 是TM光的透过率(％ )，Rc是TE光的反射率(％ )，Tc是TE光的透过率(％ )，Ac是偏振光元件的光吸收率(lOO-Rp-Rd^ ))。 如图7所示，具备本发明的结构的偏振光元件，在400nm 650nm的波长区域中， 满足下述条件TM光透过率比80 %大，TE光反射率比20 %小，TM光反射率比20 %小，作为前置偏振光片被认定为具有适宜的特性。
权利要求
1.一种偏振光元件，其特征在于，具有 基板；金属层以及吸收材料层，该金属层以及吸收材料层以俯视呈条纹状的方式形成在上述基板上，且在上述基板的厚度方向层叠；第一电介质层，该第一电介质层包括构成上述金属层的金属的氧化物，且形成于上述金属层的表面；以及第二电介质层，该第二电介质层包括形成上述吸收材料层的材料的氧化物，且形成于上述吸收材料层的表面。
2.根据权利要求1所述的偏振光元件，其特征在于，在上述金属层与上述吸收材料层之间形成有第三电介质层。
3.根据权利要求2所述的偏振光元件，其特征在于，在包括上述金属层与上述吸收材料层的层叠体的上层形成有第四电介质层。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的偏振光元件，其特征在于，上述吸收材料层由选自包括硅、锗、铬的组群中的一种或两种以上构成。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的偏振光元件，其特征在于，上述金属层由选自包括铝、银、铜、铬、钛、镍、钨、铁的组群中的一种或两种以上的金属构成。
6.一种偏振光元件的制造方法，其特征在于，具有下述工序在基板的一面侧形成金属层以及吸收材料层的工序，该金属层以及吸收材料层俯视呈条纹状，且在上述基板的厚度方向层叠；以及形成第一电介质层和第二电介质层的工序，在该工序中，通过在含氧的氛围气中使上述金属层以及上述吸收材料层的表面氧化，而在上述金属层的表面形成第一电介质层，并且在上述吸收材料层的表面形成第二电介质层。
7.根据权利要求6所述的偏振光元件的制造方法，其特征在于， 上述含氧的氛围气为臭氧氛围气。
8.根据权利要求6或7所述的偏振光元件的制造方法，其特征在于， 在形成上述第一以及第二电介质层的工序中，向上述基板照射紫外线。
9.一种投影仪，其特征在于，具备射出光的照明光学系统；调制上述光的液晶光阀；以及将利用上述液晶光阀调制后的光投射到被投射面的投射光学系统，在上述液晶光阀与上述照明光学系统之间、以及上述液晶光阀与上述投射光学系统之间中的至少一方，设置权利要求1 5中任一项所述的偏振光元件。
10.一种液晶装置，其特征在于，该液晶装置通过在一对基板之间夹持液晶层而成，且在至少一方的上述基板的上述液晶层侧形成权利要求1 5中任一项所述的偏振光元件。
11.一种电子设备，其特征在于， 具备权利要求10所述的液晶装置。
全文摘要
本发明提供高温信赖性优异的偏振光元件及其制造方法、投影仪、液晶装置及电子设备。本发明的偏振光元件的特征在于，具有基板；金属层以及吸收材料层，它们在基板上形成为俯视条纹状，且在基板的厚度方向层叠；第一电介质层，其由构成金属层的金属的氧化物构成，且形成于金属层表面；第二电介质层，其由形成吸收材料层的材料的氧化物构成，且形成于吸收材料层的表面。
文档编号B32B9/04GK102455456SQ2011103289
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月24日 优先权日2010年11月1日
发明者熊井启友 申请人:精工爱普生株式会社