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栅偏振元件及光取向装置的制作专利

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2017-11-23
技术领域本发明涉及使用栅偏振元件的偏光技术。

背景技术:
得到偏振光的偏振元件已知有从偏光太阳镜那样的身边的制品,到作为偏光滤光片及偏光膜等的光学元件的各种结构,在液晶显示器等的显示设备中也较多使用。偏振元件根据取出偏振光的方式而被分类为几种,其中之一有线栅偏振元件。线栅偏振元件是在透明基板上设置由金属(导电体)构成的微细的条纹状的格栅(grid)的构造。通过使形成格栅的各线状部的间隔比偏振的光的波长窄,从而作为偏振器发挥功能。对于直线偏振光中的在格栅的长度方向(即各线状部的长度方向)上具有电场成分的偏振光而言,与平坦的金属是等效的所以反射,另一方面,对于在与长度方向垂直的方向上具有电场成分的偏振光而言,与仅有透明基板是等价的,所以透射过透明基板而射出。因此,从偏振器只射出与格栅的长度方向垂直的方向的直线偏振光。通过控制偏振元件的姿势、使得格栅的长度方向朝向希望的方向,能够得到偏振光的轴(电场成分的朝向)朝向希望的方向的偏振光。以下,为了说明的方便,将在格栅的长度方向具有电场成分的直线偏振光称作s偏振光,将在与长度方向垂直的方向具有电场成分的直线偏振光称作p偏振光。通常,将电场相对于入射面(与反射面垂直且包括入射光线和反射光线的面)垂直的称作s波、将平行的称作p波,但以格栅的长度方向相对于入射面垂直为前提而这样区别。表示这样的偏振元件的性能的基本的指标是消光比ER和透射率TR。消光比ER是在透射过偏振元件的偏振光的强度中、p偏振光的强度(Ip)相对于s偏振光的强度(Is)的比(Ip\/Is)。此外,透射率TR通常是射出p偏振光的能量相对于入射的s偏振光和p偏振光的全部能量的比(TR=Ip\/(Is+Ip))。理想的偏振元件为消光比ER=∞,透射率TR=50%。另外,本申请的发明的偏振元件由于格栅并不限于金属(线),所以以下简称作栅偏振元件。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2011-8172号公报

技术实现要素:
发明所要解决的课题决定栅偏振元件的偏光性能的重要的要素,有格栅的纵横比。格栅的纵横比是形成格栅的线状部的高度相对于线状部的宽度的比。栅偏振元件通常随着纵横比变高而消光比也变高。这样,为了得到消光比较高的栅偏振元件而需要高纵横比的格栅,但通常难以制造具有高纵横比的格栅构造的偏振元件。栅偏振元件的制造通过在石英那样的透明基板上形成格栅来进行。格栅是各线状部的间隔不到光的波长的微细的构造物,原本制造就不容易。格栅通常使用光刻的技术形成,但难以以足够的机械强度形成格栅,如果纵横比变高,则该趋势较显著。此外,由于各线状部的间隔不到光的波长,所以偏光的光的波长越短,需要做成越微细的格栅构造,困难性进一步增加。因此,过去认为,使紫外线那样的短波长区域的光偏光的栅偏振元件尽管在理论上是可能的,但很难实现。尽管如此,通过应用飞跃性地进步的半导体制造工艺中的微细加工技术,从而达到也能够充分寻求紫外线那样的短波长区域用的偏振元件的实用化的状况。但是,在想要在消光比等的方面得到更高性能的栅偏振元件的情况下,在仅有格栅的高纵横比为解决手段的现状下,制造上的困难性成为栅偏振元件的高性能化及使用波长的短波长化的瓶颈。此外,通过发明人进行的研究可知,在以紫外线那样的短波长区域的光为对象波长的情况下,通过采用铝那样的金属制格栅的以往的栅偏振元件不能充分得到期待的偏光性能。该理由虽然不完全清楚,但推测紫外线对于金属的反射率不充分、因紫外线带来的金属的劣化等为主要原因。本申请的发明是鉴于这样的状况而做出的,目的是提供一种更高性能且制造较容易、对于紫外线那样的短波长区域的光也能得到较高的偏光性能的栅偏振元件。用于解决课题的手段为了解决上述问题,本申请的技术方案1所记载的发明,是一种由透明基板和设在透明基板上的条纹状的格栅构成的栅偏振元件,具有以下结构:格栅由电介体或半导体形成;当设在构成格栅的各线状部中与一侧的相邻的线状部的距离为t、与另一侧的相邻的线状部的距离为T时,格栅周期性地具有实质上是t<T的部分;当设在格栅的各线状部的长度方向上具有电场成分的偏振光为s偏振光、将在以距离t相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为密部分传播光、将在以距离T相邻的两个线状部中传播的s偏振光设为疏部分传播光时,t\/T的比为密部分传播光的相位比疏部分传播光的相位延迟π\/2以上的比。此外,为了解决上述课题,技术方案2所记载的发明为,在上述技术方案1的结构中,具有以下的结构:上述格栅其相邻的两个线状部为一组而设在上述透明基板上;在各组的两个线状部中传播的s偏振光是上述密部分传播光,各组的两个线状部的间隔距离为上述距离t;在相邻的组彼此间相面对的两个线状部中传播的s偏振光是上述疏部分传播光,相邻的组彼此的间隔距离为上述距离T;上述距离t是上述密部分传播光的射出端处的间隔距离;上述距离T是上述疏部分传播光的射出端处的间隔距离。此外,为了解决上述课题,技术方案3所记载的发明为,在上述技术方案2的结构中,具有以下的结构:上述各组的两个线状部的间隔距离朝向上述密部分传播光的传播方向前侧逐渐变窄。此外,为了解决上述课题,技术方案4所记载的发明具有以下的结构:具备光源和技术方案1所记载的栅偏振元件;栅偏振元件配置在配置有光取向用的膜材的照射区域与光源之间。发明的效果如以下说明那样,根据本申请的技术方案1或2所记载的发明,在使用电介体或半导体制的格栅的衰减型的栅偏振元件中,由于利用密部分传播光相对于疏部分传播光延迟π\/2以上相位的性质使s偏振光衰减,所以能够不使纵横比变高而使消光比变得更高。因此,能提供制造较容易的高性能的栅偏振元件。此外,根据技术方案3所记载的发明,由于各组的两个线状部的离开距离朝向上述密部分传播光的传播方向前侧逐渐变窄,所以制造变得更容易。此外,根据技术方案4所记载的发明,由于使用消光比较高的栅偏振元件,所以能够进行高品质的光取向处理,能够得到高品质的光取向膜。因此,能够较大地贡献于高画质的显示器的制造。附图说明图1是示意地表示有关本申请的发明的第一实施方式的栅偏振元件的立体概略图。图2是示意地表示衰减型的栅偏振元件的动作模型的立体概略图。图3是表示确认x方向磁场成分Hx的起伏的模拟实验的结果的图。图4是示意地表示通过x方向磁场成分Hx的起伏(旋转)而新产生电场Ey的状况的正面剖视概略图。图5是表示在衰减型的栅偏振元件中为了研究代替高纵横比的高性能化的手段而发明者进行的模拟实验的结果的图。图6是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图7是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图8是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图9是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。图10是表示第一实施方式的栅偏振元件的制造方法的概略图。图11是表示实施方式的栅偏振元件的使用例的图,是搭载有栅偏振元件的光取向装置的剖视概略图。图12是第二实施方式的栅偏振元件的正面概略图。图13是表示关于图12所示的实施方式的构造的模拟实验的结果的图。图14是表示第二实施方式的栅偏振元件的优选的制造方法的概略图。具体实施方式接着,对用来实施本申请的发明的形态(实施方式)进行说明。图1是示意地表示第一实施方式的栅偏振元件的立体概略图。图1所示的栅偏振元件主要由透明基板1和设在透明基板1上的格栅2构成。透明基板1在相对于使用波长(使用偏振元件偏光的光的波长)具有充分的透射性的意义上是“透明”的。在该实施方式中,由于将紫外线设想为使用波长,所以采用石英玻璃(例如合成石英)作为透明基板1的材质。格栅2如图1所示,是由平行延伸的多个线状部21构成的条纹状的结构。各线状部21由氧化钛或氮化钛那样的电介体或非晶硅那样的半导体形成。并且,在格栅2中,各线状部21偏在(分布不均、日语:偏在)。即,在各线状部21中,当设与一侧的相邻的线状部21的距离为t,设与另一侧的相邻的线状部21的距离为T时,周期性地具有实质上是t<T的部分。以下,为了说明的方便,将t\/T称作偏在比。在上述说明中,所谓“实质上是t<T的部分”是指,一侧的离开距离t与另一侧的离开距离T实质上不同。所谓“实质上”是指,不包含因制造上的偏差而引起的距离的差异,而是为了发挥后述的相位延迟作用而有意地设为t≠T。此外,“周期性”是非随机性的意思。t≠T是由于制造上的偏差而发生的情况下为随机的,然而为了发挥后述的相位延迟作用而有意地设为t≠T,所以为周期性。另外,该情况下的周期性是指,当在沿着透明基板1的表面从与线状部21的长度方向垂直的方向上观察时周期性地存在t≠T的部分。这样的实施方式的栅偏振元件的结构,是发明人为了不使纵横比变高也能得到更高的偏光性能、或对于紫外线那样的短波长区域的光也能得到较高的偏光性能、应将栅偏振元件的结构做成怎样而进行了专门研究的成果。发明人首先希望通过与以往基本上不同的考虑方式来构成偏振元件。以往的线栅偏振元件也被称作反射型栅偏振元件,在格栅中使用反射率较高的金属,通过使具有电场成分的直线偏振光在格栅的长度方向上反射,使其不透射过透明基板1。在这样的考虑方式的栅偏振元件中,如上述那样,为了高性能化而需要高纵横比化,出现在紫外线那样的短波长区域中不能得到较高的偏光性能的问题。发明人想到了与这样以往的栅偏振元件的考虑方式不同、也应称作衰减型栅偏振元件的考虑方式。即,利用偏振光在偏振元件中传播的结果是特定的偏振光有选择地衰减的性质。实施方式的衰减型栅偏振元件不是如以往那样的采用金属而是采用电介体或半导体作为格栅的材料、使构成格栅的各线状部偏在(t≠T)从而来实现。首先,对于在格栅的材料不为金属而是电介体或半导体的情况下、栅偏振元件中的光的传播成为怎样,以下进行说明。这里的说明假设格栅没有被偏在化(t=T)。图2是示意地表示衰减型的栅偏振元件的动作模型的立体概略图。如上述那样,栅偏振元件是使p偏振光透射、另一方面不使s偏振光透射的偏振元件。因而,主要要研究的是s偏振光的动态。在图2中,为了方便,假设光从纸面上的上方向下方传播,设该方向为z方向。此外,设格栅2延伸的方向为y方向,因而,s偏振光(在图5中用Ls表示)具有电场成分Ey。该s偏振光的磁场成分(未图示)为x方向(Hx)。如果这样的s偏振光被照在栅偏振元件的格栅2上,则s偏振光的电场Ey通过格栅2的介电常数而被减弱。另一方面,格栅2之间的介质是空气的情况较多,但通常介电常数比格栅2小,所以在格栅2之间的空间中,电场Ey不如格栅2内那样被减弱。结果,在x-y平面内发生电场Ey的旋转成分。并且,通过与法拉第的电磁感应对应的以下的麦克斯韦方程式(式1),对应于该x-y平面中的旋转的强度,在z方向上激励出两个相互反向的磁场Hz。[数式1]即,以格栅2间的中央的电场Ey的最高处为边界,在一侧Hz朝向光的传播方向的前方,在另一侧Hz朝向后方。这里,虽然在图2中省略了,但x方向的磁场Hx是与Ey同相位,朝向x轴负侧存在。该x方向磁场成分Hx被所生成的z方向成分Hz牵拉,以起伏的方式变形。图3是表示确认该x方向磁场成分Hx的起伏的模拟实验的结果的图。图3是使格栅2的材质为氧化钛、以波长254nm下的光学常数(n=2.35,k=1.31)进行模拟的图。在图3中,格栅2的各线状部21的宽度是15nm,各线状部21的间隔是90nm为一定,各线状部21的高度为170nm。模拟基于FDTD(Finite-DifferenceTime-Domain、时域有限差分法)法,使用的软件是Mathworks公司(美国马萨诸塞州)的MATLAB(该公司的注册商标)。在图3中,上侧的较浓的黑色的部分表示电场Ez的负成分,中等的淡灰色的部分表示电场Ez的正成分。磁场用矢量(箭头)表示。如图3所示,由于在照在格栅2上之前的s偏振光中没有Hz成分,所以仅为Hx成分,但通过照在格栅2上的上述Hz成分的生成,能够确认磁场在x-z面内起伏。如图3所示,磁场的起伏是也称作顺时针的磁场旋转的状况。另外,在图3中,y方向是光的传播方向,z方向为格栅2的长度方向,与图2不同。如果发生这样的磁场成分Hx的起伏(旋转),则通过与安培-麦克斯韦的法则对应的麦克斯韦方程式(式2),进一步在图2的y方向上发生电场。[数式2]在图4中示意地表示该状况。图4是示意地表示通过x方向磁场成分Hx的起伏(旋转)新产生电场Ey的状况的正面剖视概略图。如图4所示,通过x-z面内的磁场成分Hx的起伏(旋转),在格栅2内发生朝向图2的纸面近前侧的电场Ey,在格栅2与格栅2之间发生朝向纸面里侧的电场Ey。在此情况下,由于入射的s偏振光的原来的电场Ey朝向纸面近前侧,所以格栅2间的电场作用为被上述磁场的旋转抵消而波动分断。结果,电场Ey局部存在于格栅2内,通过与格栅2的材质对应的吸收,s偏振光的能量一边在格栅2内传播一边衰减。另一方面,关于p偏振光,电场成分朝向x方向(Ex),而在y方向上观察时,介电常数的分布是均匀的,所以实质上不发生上述那样的电场的旋转成分。因而,s偏振光那样的电场在格栅2内的局部存在化及波动的分割在p偏振光中实质上不发生。实施方式的衰减型栅偏振元件以由于空间介电常数分布的差异,因而如此s偏振光和p偏振光进行不同的传播为前提。另外,在非晶硅那样的半导体制的格栅2中,也同样确认了s偏振光和p偏振光进行不同的传播。发明人确认,通过这样的电介体或半导体制的栅偏振元件能够得到偏光作用,特别是对于紫外线那样的短波长区域的光的偏光用是有效的。对于短波长区域的光的偏光用是有效的理由,推测是因为利用了格栅中的光的吸收,即如上述那样s偏振光在格栅2内局部存在化,通过格栅2内的吸收而衰减。发明人以在这样的衰减型的栅偏振元件中使偏光性能进一步变高的观点进一步继续了研究。结果,着眼于如上述那样使格栅的各线状部偏在化,发现在某个偏在化的条件下尤其能够使消光比变高。以下,对这一点进行说明。图5是表示在衰减型的栅偏振元件中为了研究代替高纵横比的高性能化的手段而发明者进行的模拟实验的结果的图。在图5的模拟实验中,调查了如果改变格栅的纵横比或格栅的偏在比则消光比及透射率怎样变化。在模拟中使用RCWA(RigorousCoupled-WaveAnalysis、严格耦合波分析法)法,使用美国国立标准技术研究所(NIST)发布的软件(http:\/\/physics.nist.gov\/Divisions\/Div844\/facilities\/scatmech\/html\/grating.htm)。格栅的材料为氧化钛,透明基板为石英。此外,偏光的光的波长为254nm。另外,在模拟中需要材料的光学常数,这里,氧化钛的光学常数中,折射率为2.35,消光系数(折射率的虚部)为1.31。此外,关于石英,折射率为1.5,消光系数为0。首先,使格栅的各线状部的宽度w为20nm,使间隙宽是70nm为一定,进行通过改变各线状部的高度h使纵横比变化的模拟。如图5中所示,在图5中,由×标记表示其结果。在模拟中,从h=90nm(纵横比=4.5)开始,如图5所示那样使高度h增加而使纵横比增加。另外,图5中的横轴是透射率,纵轴是消光比(对数刻度)。如图5所示,如果使纵横比增加,则虽然透射率减小,但消光比增加。例如格栅高度h=230nm(纵横比=11.5),透射率下降到30%左右,但消光比能得到超过1000的较高的值。但是,这样高的纵横比的格栅实际上难以制造。接着,发明人对格栅偏在化的结构进行了模拟实验。具体而言,在上述格栅的尺寸中,采用比较容易制造的格栅高度h=170nm(纵横比=8.5)作为标准的模型,在该模型中对偏在的结构模拟了消光比及透射率。更具体地讲,t+T的整体的尺寸在以140nm固定后,通过使t减小并使T增加而使t\/T变化。图5中的■标记是各t值时的消光比及透射率。这里,使t如图5所示那样一点点减小(使T增加),计算出消光比及透射率。如图5所示,如果使t减小(即如果使间隙宽偏在化),则与使纵横比增加的情况相比,尽管透射率不那么减少,但消光比急剧地增加。消光比的增加以t=50nm左右为边界变得急剧,在t=36nm处为峰值。进而,如果使t变小,则透射率和消光比都减小。间隙宽的偏在化意味着格栅构造的偏在化。如上述那样,根据模拟实验的结果可知,在某个范围内可得到由格栅偏在化带来的消光比的提高,在该范围中也有消光比尤其显著提高的范围。发明人为了对作为这样的结果的原因更详细地分析,通过计算调查并观察波面的状况。在计算中,使用莎益博工程系统开发有限公司(サイバネットシステムズ株式会社)(本社:东京都千代田区)销售的解析软件FULLWAVE(商品名)。表示该结果的是图6~图9。图6~图9是表示确认由格栅偏在化带来的消光比的提高的模拟实验的结果的图。在图6~图8中,表示透过了栅偏振元件的s偏振光的传播状况,是通过上述软件显示波面的状况的。实际的显示是彩色图像,图6~图8是将其变换为黑白的图。在注释中记载了实际的彩色图像中的颜色。其中,在图6及图7中表示作为格栅偏在化的结构的第一实施方式的栅偏振元件中的光的传播状况,在图6中表示s偏振光(TE波)的传播状况,在图7中表示p偏振光(TM波)的传播状况。在图6及图7中,入射面相对于纸面平行,格栅的各线状部的长度方向与纸面垂直。为了使各线状部21的位置明了而重叠描绘到图像中。图6由于是s偏振光,所以电场在与纸面垂直的方向上具有分布,因而,在沿着纸面的方向上是均匀的。此外,在图7中,为了方便,不是表示电场而是表示磁场的相位。图7由于是p偏振光(TM波),所以磁场在与纸面垂直的方向上分布,在沿着纸面的方向上是均匀的。另外,在图6及图7中,颜色的差异是相位的差异,直接地讲是极性的差异。例如蓝表示正,红表示负。如图6所示,由于s偏振光是TE波,所以在向格栅入射之前,电场在与格栅垂直的方向(纸面上的横向)上相位是均匀的,不紊乱。如果向格栅入射,则折射率的分布变得不均匀,所以与此对应而相位发生紊乱。即,如图6所示,在以较窄的宽度t的间隙相邻的两个线状部21的部分(以下称作密部分)中传播的波相对于在以较宽的宽度T的间隙相邻的两个线状部21的部分(以下称作疏部分)中传播的波,相位逐渐延迟。相位的延迟是因为为了传播折射率较高的部分而相位速度变慢。因为这样的相位延迟,在密部分中传播而从格栅射出的光(以下称作密部分传播光)和在疏部分中传播而射出的光(以下称作疏部分传播光)间,发生相应的相位差。在从格栅射出后,由于空间中的折射率的分布为均匀的,所以不发生进一步的相位差,光以保存了相位差的状态传播。此时,如果仅着眼于密部分传播光,则可以认为是在图6的透明基板上排列以同相位放射光的多个光源而进行放射光。虽然从各光源放射的光是大致球面波状,但随着从透明基板离开而来自各光源的光重合,形成平面波。这与通过惠更斯的原理而各基本波重合而作为平面波传播的模型类似。接着,如果仅着眼于疏部分传播光,则相位与密部分不同,但可以认为是在图6的透明基板上排列以同相位放射光的多个光源而进行放射光,随着从透明基板离开,来自各光源的光重合而形成平面波。由于在密部分中传播而形成的平面波与在疏部分中传播而形成的平面波间有相位差,所以在相位差有π\/2以上的情况下,两个光相互抵消。根据这样的考虑方式,即使在透射过格栅的时点s偏振光没有被完全吸收,透射过格栅的泄漏光也能够通过相互抵消而减弱强度,所以能够实现以往的通过纵横比不能得到的s偏振光的衰减。另一方面,关于p偏振光(TM波),在间隙宽度方向上均匀的磁场如图7所示那样被歪曲,但由于关于电场在间隙宽度方向上原本具有分布,所以不成为在疏部分中传播的光和在密部分中传播的光间均匀地发生相位差那样的状况,因而不为相互减弱那样的状况。图5所示的格栅偏在化构造的显著的消光比的提高可以考虑是表示这样的状况。即,如果使间隙宽偏在化,则使电场的集中强化而由格栅内的吸收带来的s偏振光的衰减的效果变得更高,但除此以外,如果在密部分传播光与疏部分传播光之间使间隙宽偏在化以发生π\/2以上的相位差,则还加上由相位差带来的相互抵消的效果,所以s偏振光进一步衰减,能够使消光比进一步变高。图5所示的结果可以考虑是表示这样的状况。图8是表示对于没有偏在化的栅偏振元件(t=T)进行同样的模拟实验的结果的图。条件除了设为t=T以外,与图5及图6所示的情况同样。因而,纵横比是8.5。为了与图6进行比较,在图8中表示s偏振光的传播状况。如图8所示,在t=T的情况下,虽然发生稍稍的相位延迟,在x方向上是均匀的s偏振光的电场成分被格栅分断而歪曲,但在从格栅射出时几乎不发生相位差。这可以考虑是因空间的折射率分布的不均匀化较少而发生的相位差也较小,因此在从格栅射出时的波面的重叠中相位差被缓和而消除。即,利用了密部分传播光的相位延迟的s偏振光的衰减可以考虑是在使格栅的偏在化某种程度变大、空间的折射率分布某种程度以上变得不均匀的情况下发生的现象。图9是表示确认了这些点的模拟实验的结果的图。在图9中,表示在图5~图7所示的模拟中通过FDTD法(Finite-differencetime-domainmethod、时域有限差分法)求出了偏在比与相位差的关系的计算结果。在计算中,同样使用莎益博工程系统开发有限公司(サイバネットシステムズ株式会社)的解析软件FULLWAVE(商品名)。在图9中,横轴是较窄的间隙宽t,纵轴是相位差(左)及消光比(右)。如图9所示,如果使间隙宽t变窄(即如果使偏在比的倒数T\/t变大),则从间隙宽t低于60nm的附近起,相位差急剧变大,在间隙宽t=50nm~10nm的范围中相位差成为π(正好是逆相位)。此时,在间隙宽t=50nm~10nm的范围中能得到消光比提高的效果,但该效果是不均匀的,关于在36nm附近成为峰值,可以如以下这样考虑。即,在间隙宽t为50~40nm左右时,可以考虑密部分处的电场的集中比较弱,由相位差将疏部分的电场减弱的作用不那么大。相反,在间隙宽t=20~10nm左右时,虽然密部分处的电场的集中变大,但疏部分的范围变宽,所以可以考虑将疏部分的电场减弱的效果相对地变小。在间隙宽t=40~30nm左右时,取得密部分处的电场的集中与疏部分的宽度的大小的平衡,可以考虑正好巧妙地相互减弱。不论怎样,只要在密部分和疏部分处相位差为π\/2以上,在理论上就发生相互减弱而s偏振光衰减。因此,消光比变高。该效果在与波长及折射率的关系上需要最优地设定格栅的高度,但通过提高纵横比不能得到。目前,如图5所示,即使是纵横比8.5的格栅,也能得到远超过1×104的较高的消光比,只要是该程度的格栅比,就能够不怎么有困难性地制造。接着,对实施方式的栅偏振元件的制造方法进行说明。图10是表示第一实施方式的栅偏振元件的制造方法的概略图。在该制造方法中,首先如图10(1)所示,在透明基板1上制作中间薄膜3。中间薄膜3是作为制作格栅用的薄膜时的基础的薄膜。中间薄膜3由于最终被除去,所以对于材料没有特别限制。只要形状稳定性较好、在蚀刻时能够迅速地除去就可以。例如,可以选择光敏抗蚀剂等的有机材料、碳等作为中间薄膜3的材质。接着,如图10(2)所示,进行光刻而将中间薄膜3进行图案形成(布图、patterning)。即,进行光敏抗蚀剂的整面涂敷、曝光、显影、蚀刻而将中间薄膜3进行图案形成(布图、patterning)。进行图案形成是使中间薄膜3成为由在纸面垂直方向上延伸的多个线状部(以下称作中间线状部)31构成的条纹状。此时,各中间线状部31的宽度L1及其离开间隔L2决定最终制作的格栅2的各线状部21的间隔t、T。接着,如图10(3)所示,在由各中间线状部31形成的槽的侧面上制作格栅用薄膜4。格栅用薄膜4只要仅在槽的侧面上制作就足够,但通常将整面覆盖而整体地制作格栅用薄膜4。格栅用薄膜4是由格栅2的材料例如氧化钛构成的薄膜,例如通过ALD(AtomicLayerDeposition、原子层沉积)制作。在格栅用薄膜4的制作后,进行格栅用薄膜4的各向异性蚀刻。各向异性蚀刻是透明基板1的厚度方向的蚀刻。通过该蚀刻,如图10(4)所示,成为在中间线状部31的两侧壁上残留着格栅用薄膜4的状态。然后,使用仅能够将中间薄膜3的材料蚀刻的蚀刻剂进行蚀刻,将各中间线状部31全部除去。由此,成为在透明基板1上形成了由各线状部21构成的格栅2的状态,能得到实施方式的栅偏振元件。得到的栅偏振元件具有规定的偏在比t\/T,根据格栅宽W决定各中间线状部31的尺寸L1、L2以成为该值。接着,对这样的栅偏振元件的使用例进行说明。图11是表示实施方式的栅偏振元件的使用例的图,是搭载有栅偏振元件的光取向装置的剖视概略图。图11所示的装置是用来取得上述液晶显示器用的光取向膜的光取向装置,是通过向对象物(工件)10照射偏振光、使工件10的分子构造取齐为一定的方向的状态。因而,工件10是光取向膜用的膜(膜材),例如是聚酰亚胺制的薄片。在工件10是薄片状的情况下,采用辊到辊的输送方式,在输送的途中照射偏振光。也有被光取向用的膜材覆盖的液晶基板为工件的情况,在此情况下,采用将液晶基板载置在台上而输送、或用输送机输送的结构。图11所示的装置具备光源5、将光源5的背后覆盖的反射镜6、和配置在光源5与工件6之间的栅偏振元件7。栅偏振元件7是上述实施方式的结构。在多数情况下,由于在光取向中需要紫外线的照射,所以在光源5中使用高压水银灯那样的紫外线灯。光源5使用在相对于工件10的输送方向垂直的方向(这里是纸面垂直方向)上较长的结构。栅偏振元件7如上述那样,以格栅2的长度为基准而使p偏振光有选择地透射。因而,相对于工件10将栅偏振元件7姿势精度良好地配置,以使p偏振光的偏光轴朝向进行光取向的方向。另外,栅偏振元件由于难以制造大型,所以在需要向较大的区域照射偏振光的情况下,采用将多个栅偏振元件在同一平面上排列的结构。在此情况下,排列多个栅偏振元件的面与工件10的表面并行,以使各栅偏振元件的格栅的长度方向相对于工件为规定的朝向的方式来配置各栅偏振元件。搭载有这样的栅偏振元件7的光取向装置由于使用消光比高的栅偏振元件7,所以能够进行高品质的光取向处理,能够得到高品质的光取向膜。因此,能够较大地贡献于高画质的显示器的制造。接着,对第二实施方式的栅偏振元件进行说明。图12是第二实施方式的栅偏振元件的正面概略图。在第一实施方式中,形成格栅2的各线状部21相对于透明基板1垂直,但在第二实施方式中斜向地形成。即,如图12所示,相邻的一对线状部21在正视中形成倒八字。形成倒八字的两个线状部为一组,从而形成多个组的线状部21、21。在第二实施方式中,格栅偏在化的构造在各线状部的射出端(射出侧的端部)实现。即,构成各组的两个线状部21、21的相互离开距离在射出侧的端部成为较窄的距离t。并且,如图12所示,相邻的组彼此的射出端处的距离成为较宽的距离T。即,例如某个组的右侧的线状部与其右侧的组的两个线状部中的左侧的线状部的射出端处的距离为较宽的距离T。关于左侧的组也是同样的,与左侧的组的两个线状部中的右侧的线状部的射出端处的距离为较宽的距离T。在这样的格栅偏在化的构造中,在发明人进行的模拟中,也同样确认了具有效果。图13是表示这一点的图,是表示关于图12所示的实施方式的构造的模拟实验的结果的图。图13是表示同样使用解析软件FULLWAVE模拟的结果的图。同样,将彩色图像变换为黑白,为了理解,分原来的图像的颜色进行写入。与图6同样,图13表示关于s偏振光的传播状况波。另外,形成倒八字的两个线状部21、21是密部分。此外,在各组中相邻的两个线状部21、21是疏部分。即,例如某个组的右侧的线状部21和其右侧的组的左侧的线状部21形成的部分是疏部分。如图13所示,在第二实施方式的栅偏振元件中,关于s偏振光,在从格栅射出时,在密部分和疏部分间发生超过π\/2的相位差,通过相互减弱而整体上衰减。因此,能够不使格栅的纵横比变高而得到较高的消光比。在图5中,一起表示关于该第二实施方式的栅偏振元件的模拟实验结果(消光比及透射率)。因为图会变得难以观看,所以关于t的值省略了图示,但在第二实施方式的模拟实验中,同样从t=70nm开始使t逐渐变小后,透射率逐渐减小,但消光比从t=30nm左右急剧地上升,在t=24nm得到了最大的消光比8300。消光比为最大的t的值相比第一实施方式变小,推测是与倒八字的形状有关。即,虽说是密部分,但也在入射侧间隙宽变宽,所以如果射出端不变得更窄,则推测难以得出电场的集中及相位延迟的效果。另外,两个线状部21、21形成一个组、其相互的离开距离是较窄的距离t、组彼此的离开间隔是较宽的距离T这些点本身在第一实施方式中也是同样的。在第二实施方式中,各线状部21相对于透明基板1不是垂直而是倾斜这一点不同。此外,图示及详细的说明省略,但在使格栅2的形状上下相反、使形成密部分的一对线状部为八字状的情况下,消光比提高的效果较小。其理由考虑是因为,在八字状的情况下,在格栅2的射出端偏在比变小,使电场集中的效果及产生相位差的效果被缓和。接着,对图14所示的第二实施方式的栅偏振元件的优选的制造方法进行说明。图14是表示第二实施方式的栅偏振元件的优选的制造方法的概略图。在制造第二实施方式的栅偏振元件时,也如图14(1)所示,在透明基板1上制作中间薄膜3。中间薄膜3是作为制作格栅用薄膜时的基体的薄膜。接着,进行光刻而将中间薄膜3进行图案形成。即,进行光敏抗蚀剂的整面涂敷、曝光、显影、蚀刻,如图14(2)所示那样将光敏抗蚀剂30进行图案形成为条纹状。并且,如图14(3)所示,将该光敏抗蚀剂30的图案作为掩模而将中间薄膜3蚀刻,成为条纹状(由多个中间线状部31构成)。此时,与图10所示的制造方法不同,不是完全的各向异性蚀刻,而是若干各向同性的蚀刻。所谓若干各向同性的蚀刻,可以通过在干式蚀刻中将垂直于基板的偏压电力设定得较小、或导入CxHyFz气体那样的添加气体来进行。也可以是进行其双方。如果设为若干各向同性的蚀刻,则如图14(3)所示,各中间线状部31成为剖视梯形状。即,侧面311成为锥状的形状(锥面)。此时,相邻的中间线状部31的底部的离开距离L1及各中间线状部31的底面的宽度L2决定最终制作的格栅2的各线状部21的间隔t、T。接着,对于这样被进行图案形成的中间薄膜3,如图14(4)所示那样制作格栅用薄膜4。格栅用薄膜4同样用ALD等的方法制作,成为将各中间线状部31的侧面及上表面覆盖的状态。并且,对格栅用薄膜4进行透明基板1的厚度方向的各向异性蚀刻,如图14(5)所示那样成为在中间线状部31的两侧的侧面(锥面)311上残留有格栅用薄膜4的状态。然后,使用能够仅将中间薄膜3的材料蚀刻的蚀刻剂进行蚀刻,将各中间线状部31全部除去。由此,如图14(6)所示那样,能够得到由在各组中呈倒八字状的各线状部21形成的格栅2的构造。根据图14可知,t=L1-2w,T=L2。图14所示的制造方法由于在中间薄膜3的图案形成中侧面311是锥面,所以有制造较容易的优越性。这是因为,在图14(4)中,当制作格栅用薄膜4时,由于中间薄膜3是梯形,所以格栅用薄膜4容易堆积到表面上。在图10所示的制造方法中,由于由中间薄膜3构成的线状部31相对于透明基板1是垂直的,所以在图10(3)中难以将格栅用薄膜4均匀地成膜到表面上。在能够用ALD法成膜的材料的情况下能够比较容易地将格栅用薄膜4均匀地成膜到表面上,但在仅能够通过溅镀法、蒸镀法形成的格栅材料的情况下,中间薄膜3为梯形时更容易形成格栅用薄膜4。即,图12所示的第二实施方式的栅偏振元件的构造具有制造较容易的优越性。在以上的说明中,设想了对象波长为254nm,但也有将比其短的例如200nm以下的紫外线作为对象波长的情况。此外相反,也有将比254nm长的紫外域或可视域的波长作为对象波长的情况。此外,在上述各实施方式中,交替地存在距离t的间隙和距离T的间隙,但只要周期性地偏在化就足够,并不一定需要是交替的。例如,在第一实施方式的构造中,也可以是以较短的距离t相邻的三个线状部(两个间隙)为一组、各组以较宽的间隙T相邻那样的构造。标号说明1透明基板2格栅21线状部3中间薄膜4格栅用薄膜5光源6反射镜7栅偏振元件10工件
 
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