專利名稱：線柵偏振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線柵偏振器(Wire-grid polarizer) 0特別涉及一種適合于面光 源照明裝置、顯示器及投影儀的線柵偏振器。
背景技術(shù)：
線柵偏振器由衍射光柵構(gòu)成，其具有使透射的光成為偏振光的功能，所述衍射光 柵在由玻璃等構(gòu)成的基板上以比光的波長短的周期(光柵線的周期為光柵線的寬度與光 柵線之間的間隔之和)平行地配置有作為光柵線(grating lines or grid lines)的多個(gè) 金屬線(金屬絲)。線柵偏振器對從光源射出并透過線柵偏振器的光中的、電場在與光柵線 平行的方向上振動的光進(jìn)行反射，透射電場在與光柵線垂直的方向上振動的光，從而由從 光源射出的光產(chǎn)生偏振光。在這里，將光成分中的、電場與入射面(與光產(chǎn)生折射、反射、衍射等的面垂直的 面，是包含表示入射光的直線的面)垂直地振動的成分稱作S偏振成分，將電場在入射面內(nèi) 振動的成分稱作P偏振成分。在光柵線表面反射的主要為S偏振成分，透射的主要為P偏 振成分。例如，線柵偏振器用于投影儀的情況下，針對從光源射出并為顯示RGB(紅、綠、 藍(lán))而分離的各光，為了產(chǎn)生偏振光而在一處使用線柵偏振器，并且為了使通過液晶顯示 板后的光中的在液晶顯示板偏振的光選擇性地透射而在一處使用線柵偏振器，由此通常夾 著液晶顯示板而在兩處使用線柵偏振器。作為現(xiàn)有的投影儀的問題點(diǎn)，可舉出重影(Ghost)。作為發(fā)生重影的原因之一，可 舉出在現(xiàn)有的線柵偏振器的光柵線的表面反射的光由基板等再次反射并射出而產(chǎn)生重影 的現(xiàn)象。因此，渴望使用金屬線的光柵線所引起的反射較少的線柵偏振器。作為可解決這種問題點(diǎn)的線柵偏振器，提出了在由鋁線構(gòu)成的光柵線的表面上 層疊有Si02層/Si層/Si02層這3層的線柵偏振器(例如參照專利文獻(xiàn)1 (國際公開 W02009/002792 號公報(bào)))。但是，這需要制造包含鋁線在內(nèi)由4層構(gòu)成的光柵線，作為可降低光柵線所引起 的反射的線柵偏振器，渴望具有更加簡單的結(jié)構(gòu)且容易制造的線柵偏振器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種線柵偏振器，能夠降低由光柵線所引起的反射，且具 有比以往簡單的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明人對可降低光柵線所引起的反射且具有更加簡單的結(jié)構(gòu)的線柵偏振 器進(jìn)行銳意研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在光柵線上設(shè)置有半導(dǎo)體化合物層的線柵偏振器可降低光柵 線表面的反射，從而完成了本發(fā)明。(1)本發(fā)明的一種線柵偏振器，在基板上以比光的波長短的周期平行地配置有作 為光柵線(grating lines or grid lines)的多個(gè)金屬線，其特征在于，在光柵線的表面上層疊有由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金屬磷化合物以及金屬與銻的化合物的組中所選 擇的1種以上的半導(dǎo)體化合物構(gòu)成的層。(2)優(yōu)選的是，半導(dǎo)體化合物的折射率的虛部為0.2以上且3.0以下。(3)優(yōu)選的是，半導(dǎo)體化合物為從包括 AlAs、GaAs、InGaAs、GaP、InP、GaN、InN、 InGaN、AlN、AlGaN、GaSb及InGaSb的組中所選擇的1種以上的半導(dǎo)體化合物。(4) 一種線柵偏振器，其特征在于，包括透明基板；形成于所述透明基板上的條 紋狀的多個(gè)金屬線；和形成于所述金屬線上的光吸收層，所述光吸收層由半導(dǎo)體化合物構(gòu) 成，設(shè)所述半導(dǎo)體化合物的折射率的實(shí)部為rv虛部為rv i為虛數(shù)單位，折射率nm = ~+iXnj，所述光吸收層的厚度為dt時(shí)，在300nm以上且850nm以下的波長范圍內(nèi)，構(gòu)成所 述光吸收層的所述半導(dǎo)體化合物滿足以下所有關(guān)系式10nm彡dt彡80nm;1.8彡~彡5.7 ； 0. 001 ( rij ( 3. 0。(5)本發(fā)明的線柵偏振器，其特征在于，設(shè)所述金屬線的排列周期為PL時(shí)，0 < PL
<400nm。(6)本發(fā)明的線柵偏振器，其特征在于，設(shè)1個(gè)所述金屬線的寬度為MW，所述金屬 線的面內(nèi)的填充率FF = MW/PL時(shí)，還滿足以下關(guān)系式0 < FF彡50%。(7) 一種線柵偏振器，其特征在于，包括透明基板；形成于所述透明基板上的條 紋狀的多個(gè)金屬線；和形成于所述金屬線上的光吸收層，所述光吸收層由半導(dǎo)體化合物構(gòu) 成，設(shè)所述半導(dǎo)體化合物的折射率的實(shí)部為rv虛部為rv i為虛數(shù)單位，折射率nm = ~+iXnj，所述光吸收層的厚度為dt時(shí)，在380nm以上且780nm以下的波長范圍內(nèi)，構(gòu)成所 述光吸收層的所述半導(dǎo)體化合物滿足以下所有關(guān)系式20nm彡dt彡80nm ;2.5^nr^5.7; 0. 001 ( rij ( 3. 0。(8)本發(fā)明的線柵偏振器，其特征在于，設(shè)所述金屬線的排列周期為PL時(shí)，0 < PL
<400nm。(9)本發(fā)明的線柵偏振器，其特征在于，設(shè)1個(gè)所述金屬線的寬度為MW，所述金屬 線的面內(nèi)的填充率FF = MW/PL時(shí)，還滿足以下關(guān)系式0 < FF彡50%。本發(fā)明的線柵偏振器，由于具有比以往簡單的結(jié)構(gòu)，可降低光柵線表面的反射，因 此在用于面光源照明裝置、顯示器以及投影儀的情況下，較少發(fā)生出射光的多余的反射。特 別是，在用于顯示器和投影儀的情況下，本發(fā)明的線柵偏振器由于較少發(fā)生重影，因此在工 業(yè)上有用。


圖1是表示設(shè)半導(dǎo)體化合物的折射率的虛部~為1，折射率的實(shí)部^變化為1. 8、 2. 3,2. 8這三個(gè)值時(shí)，計(jì)算偏振器的反射率隨入射光的波長而變化的結(jié)果的圖。圖2是表示設(shè)半導(dǎo)體化合物的~為2. 5，入射光的波長為480nm，層厚為54nm，改 變~時(shí)，計(jì)算偏振器的反射率的結(jié)果的圖。圖3是表示設(shè)半導(dǎo)體化合物的~為3. 5，入射光的波長為540nm，層厚為38nm，改 變~時(shí)，計(jì)算偏振器的反射率的結(jié)果的圖。圖4是表示由InGaAs構(gòu)成的厚度為20nm的層被層疊在光柵線上的實(shí)施例1的模 擬結(jié)果的圖。
圖5是表示由InGaSb構(gòu)成的厚度為20nm的層和由InP構(gòu)成的厚度為20nm的層 被依次層疊在光柵線上的實(shí)施例2的模擬結(jié)果的圖。圖6是表示由InP構(gòu)成的厚度為20nm的層被層疊在光柵線上的實(shí)施例3的模擬 結(jié)果的圖。圖7是表示由GaSb構(gòu)成的厚度為20nm的層和由GaP構(gòu)成的厚度為20nm的層被 依次層疊在光柵線上的實(shí)施例4的模擬結(jié)果的圖。圖8是表示由GaAs構(gòu)成的厚度為20nm的層被層疊在光柵線上的實(shí)施例5的模擬 結(jié)果的圖。圖9是線柵偏振器的透視圖。圖10是圖9所示的線柵偏振器的X-X箭頭剖視圖。圖11是線柵偏振器的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面對本實(shí)施方式的線柵偏振器進(jìn)行說明。對相同的要素使用相同的標(biāo)號，故省 略重復(fù)的說明。圖9是線柵偏振器10的透視圖，圖10是圖9所示的線柵偏振器10的X-X箭頭剖 視圖。如圖所示，設(shè)定由x軸、y軸及z軸構(gòu)成的三維正交坐標(biāo)系。如圖9及圖10所示，本發(fā)明的線柵偏振器10在基板1上具有構(gòu)成衍射光柵的條 紋2。該條紋2以比光的波長短的周期平行地配置有作為光柵線(grating lines or grid lines)的多個(gè)金屬線(光柵線)2A。條紋2具有在光柵線2A的表面層疊的光吸收層2B。 光吸收層2B由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金屬磷化合物以及金屬和銻的化合物的半導(dǎo) 體化合物中的1種以上構(gòu)成。另外，光的前進(jìn)方向在yz平面(入射面)中，基板1的厚度方向?yàn)閦軸，基板1的 主表面為xy平面。構(gòu)成條紋2的光柵線2A及光吸收層2B的延伸方向分別與x軸平行。1 個(gè)光柵線2A延伸的方向與TE波成分(S偏振成分)的振動方向(x軸方向)一致。圖11是具有多個(gè)化合物半導(dǎo)體層時(shí)的線柵偏振器10的剖視圖。此時(shí)，線柵偏振 器10的平面結(jié)構(gòu)也與圖9所示的結(jié)構(gòu)相同。如圖11所示，光吸收層2B 在光柵線2A上依次層疊有2層以上的光吸收層2B1、 2B2。光吸收層2B1、2B2分別由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金屬磷化合物以及金屬和銻 的化合物的半導(dǎo)體化合物中的1種以上構(gòu)成。為了抑制光的反射，通常認(rèn)為設(shè)置厚度為光的波長\的1/4的透明物質(zhì)層即可。 此時(shí)的X/4為光學(xué)距離，其是設(shè)光入射到光柵線2A之前光所透射的物質(zhì)的折射率為nl、該 透明物質(zhì)的折射率為n2時(shí)，利用折射率n2計(jì)算出的光學(xué)距離。但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使在偏振器10的光柵線2A上設(shè)置厚度為光學(xué)距離即入/4 的透明物質(zhì)層，抑制反射的效果也不充分。因此，進(jìn)行銳意研究的結(jié)果，意外地發(fā)現(xiàn)在光柵 線表面上設(shè)置特定的半導(dǎo)體化合物層時(shí)對抑制光在光柵線2A上的反射有效。在本發(fā)明中，作為在光柵線2A的表面上層疊由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金 屬磷化合物以及金屬和銻的化合物的半導(dǎo)體化合物中的1種以上構(gòu)成的光吸收層2B之前 的、最初的線柵偏振器，可使用工業(yè)上常用的線柵偏振器。即，在透明基板1上平行地配置多個(gè)金屬線2A，金屬線2A的周期PL比入射光的波長入短(PL<入)。其中，在形成光吸 收層2B之前的線柵偏振器中，也具有如下的功能選擇性地透射以與金屬線2A的長度方向 (x軸方向)大致正交的平面為入射面(yz平面)的入射光IL的P偏振成分，并且主要反射 S偏振成分。形成光吸收層2B不會對線柵偏振器的偏振功能產(chǎn)生影響，即不會對使透射了 線柵偏振器的光成為P偏振光的功能產(chǎn)生影響。填充率(fill-factor)FF是金屬線2A的寬度MW除以金屬線的周期PL(金屬線的 寬度+金屬線之間的間隔)而得到的值，即被定義為FF = MW/PL。其中，將相鄰的金屬線2A 之間的間隙的尺寸設(shè)為W時(shí)，由于MW+W = PL,因此滿足FF = MW/(MW+ff)。另夕卜，由于填充 率FF在100%時(shí)不透射光而在0%時(shí)發(fā)揮偏振器的功能，因此需為0%<FF< 100%。為 了充分具有透射光的功能，優(yōu)選填充率FF在0.5以下(50%以下)。本發(fā)明的線柵偏振器在最初的線柵偏振器的光柵線2A的表面上層疊有光吸收層 2B，該光吸收層2B由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金屬磷化合物以及金屬與銻的化合物 的組中所選擇的1種以上的半導(dǎo)體化合物構(gòu)成。在這里，相對于特定波長的光，物質(zhì)所具有的折射率nm由實(shí)部~和虛部~構(gòu)成(nm =nr+iXnj, i表示虛數(shù)單位)，在本申請實(shí)施例的模擬中，也選擇與半導(dǎo)體化合物對應(yīng)的^ 及~并進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可知~對抑制光在偏振器的光柵線表面上的反射有較大影 響。例如，設(shè)光柵線2A的周期PL = 155nm,光柵線2A的高度dl = 200nm,填充率FF =0.3,形成有光柵線2A的基板1的折射率n = 1. 5，入射光垂直地入射到偏振器10的表 面(沿著z軸入射)，在光柵線2A的表面上形成的半導(dǎo)體化合物的光吸收層2B的厚度d2 =80nm,該半導(dǎo)體化合物的n」為1時(shí)，計(jì)算~ = 1. 8、~ = 2. 3、~ = 2. 8這三個(gè)值時(shí)的反 射率，其結(jié)果如圖1所示，可知在波長400nm至700nm的范圍內(nèi)反射率降低至30%以下。隨 著 的增加，反射率為最小值的波長\變大，在~為1.8以上且2. 8以下的期間，反射率 降低至30%以下。因此，將入射光的波長X固定在480nm，設(shè)~為2. 5，光吸收層2B的厚度d2為 54nm,nj以外的其他條件與以上相同，計(jì)算n」變化時(shí)的TM(Transverse Magnetic，橫磁)波 成分(在這里為P偏振成分)的透射率和TE(Transverse Electric，橫電)波成分(在這 里為S偏振成分)的透射率，其結(jié)果如圖2所示，可知在~為1時(shí)反射最大限度地被抑制。并且，例如設(shè)入射光的波長\為540nm，nr為3. 5，光吸收層2B的厚度d2為38nm， 計(jì)算~變化時(shí)的P偏振成分的透射率和S偏振成分的反射率，其結(jié)果如圖3所示，可知仍 然是在~為1時(shí)反射最大限度地被抑制。其中，d2準(zhǔn)確來說為38. 571nm，但舍去了小數(shù)點(diǎn) 以下的數(shù)值。在光吸收層(半導(dǎo)體化合物)為單層時(shí)(dt = d2(圖10)的情況)，反射主要不 取決于入射光的波長、、光吸收層的折射率的實(shí)部^、或光吸收層的厚度dt，在虛部~為1 時(shí)，反射被最大限度地抑制。在光吸收層(半導(dǎo)體化合物)為雙層時(shí)(dt = d21+d22(圖11)的情況)，反射主 要不取決于入射光的波長、、光吸收層的折射率的實(shí)部~、或光吸收層的厚度dt，在光吸收 層的第1層2B1的虛部nj為1. 85時(shí)，反射被最大限度地抑制。在入射光的波長\為300nm以上且850nm以下的范圍內(nèi)，實(shí)部~為1.8以上且5.7以下、厚度dt為IOnm以上且80nm以下的范圍的情況下，當(dāng)虛部η」為1附近時(shí)，尤其在 0. 001以上且3.0以下的范圍內(nèi)，反射率降低。在可見光的波長區(qū)域(380nm 780nm)，厚度dt的范圍優(yōu)選20nm以上且80nm以 下，實(shí)部 的范圍優(yōu)選2. 5以上且5. 7以下。Iij的范圍優(yōu)選0. 001以上且3. 0以下，更優(yōu) 選0.2以上且3.0以下，進(jìn)一步優(yōu)選0.2以上且2. 1以下，尤其優(yōu)選0.3以上且1. 9以下。另外，在半導(dǎo)體中，折射率nm的實(shí)部~大于虛部 滿足~ > Iij的關(guān)系。
由于可見光的波長范圍為380nm 780nm，因此將波長λ為400nm以上且700nm 以下的光作為對象的線柵偏振器，可適用于將可見光作為對象的裝置中。此時(shí)，由于周期PL 小于入射光時(shí)起到偏振器的功能，并且物理上不存在周期PL為0的情況，因此在可見光的 全部波長范圍使用的情況下，光柵線的排列周期PL所滿足的范圍優(yōu)選為0 < PL < 360nm。這樣，對半導(dǎo)體化合物計(jì)算~的優(yōu)選范圍時(shí)，作為半導(dǎo)體化合物，折射率的虛部~ 優(yōu)選為0. 001以上且3. 0以下，更優(yōu)選為0. 2以上且3. 0以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 2以上且 2. 1以下，尤其優(yōu)選0.3以上且1.9以下。作為在本發(fā)明中使用的半導(dǎo)體化合物，可舉出屬于III-V族化合物半導(dǎo)體的化合 物以及屬于II-VI族化合物半導(dǎo)體的化合物，優(yōu)選屬于III-V族化合物半導(dǎo)體的化合物。作為屬于III-V族化合物半導(dǎo)體的化合物，具體來說，可舉出AlAs、GaAs、InGaAs、 GaP、InP,GaN,InN、InGaN、AlN、AlGaN、GaSb、InGaSb、AlGalnP、AlGaAsP、InGaAsP,AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, AlInAsN, GaAsSbN, GalnAsSbP。其中，從構(gòu)成光柵線的金屬上層疊并制 造時(shí)容易制造，并且適用于可見光的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選InGaAs、InGaN, AlGaN, InGaSb、InP, GaAs、GaSb、GaP，進(jìn)一步優(yōu)選 InGaAs、InGaSb、InP、GaP、GaSb。關(guān)于屬于II-VI族化合物半導(dǎo)體的化合物的構(gòu)成元素，作為II族元素可舉出Mg、 Zn、Cd、Hg，作為VI族元素可舉出0、S、Se、Te，作為上述元素的組合的化合物半導(dǎo)體可舉出 ZnO、CdTe 或 ZnSe 等。在本發(fā)明中使用的線柵偏振器，可通過工業(yè)上通常實(shí)施的方法，在透明的基板上 平行地形成金屬線來制造。作為對可見光透明的基板1，可舉出由玻璃(包含石英玻璃、氟化鈣玻璃)、藍(lán)寶 石、水晶、樹脂(PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、 PS(聚苯乙烯)等)構(gòu)成的基板?；宓牟牧系恼凵渎实膬?yōu)選范圍為1. 4 1. 9。作為構(gòu)成光柵線2A的金屬線的材料，可舉出鋁、金、銀、白金、鈀、鎳、鉻、錳、鈦，還 可以使用不銹鋼、哈司特鎳合金(Hastelloy)、硬鋁(Duralumin)等合金。在透明的基板上平行地形成金屬線時(shí)，可采用蒸鍍法、濺射法等方法。S卩，在透明 的基板上通過光致抗蝕劑形成條紋狀的線條圖形，在其上通過蒸鍍法、濺射法沉積金屬，在 形成光吸收層2B后，除去光致抗蝕劑即可。在成為光柵線的金屬線2A的表面上層疊由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金屬磷 化合物以及金屬與銻的化合物的組中所選擇的1種以上的半導(dǎo)體化合物構(gòu)成的光吸收層 2B時(shí)，可使用蒸鍍法、濺射法等方法。即，在上述條紋狀的線條圖形上沉積金屬層后，在其上 用蒸鍍法、濺射法沉積半導(dǎo)體化合物層后，除去光致抗蝕劑即可。(實(shí)施例)下面為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明而表示了實(shí)施例，但本發(fā)明不限于此。
在全部實(shí)施例、比較例中，通過計(jì)算機(jī)模擬求出偏振度因光的波長而產(chǎn)生的變化。 在計(jì)算中使用的程序?yàn)榘l(fā)明人等新制成的FDTD(Finite Difference Time Domain，時(shí)域有 限差分)法的計(jì)算用程序，求解Maxwell (麥克斯韋)方程而進(jìn)行模擬。另外，用市場上銷 售的模擬軟件“GSOLVER(Grating Solver Development Company 生產(chǎn))”確認(rèn)了該計(jì)算結(jié) 果，其結(jié)果得到了相同的結(jié)果，由此判斷為進(jìn)行了可靠的運(yùn)算。FDTD法是如下一種運(yùn)算方法將作為運(yùn)算對象的FDTD區(qū)域分割為多個(gè)單元，通 過有限差分近似Maxwell方程內(nèi)的空間及時(shí)間微分，從而直接求解Maxwell方程。光是 電磁波，具有電場成分E和磁場成分H，Maxwell方程規(guī)定了上述參數(shù)的關(guān)系，因此能夠用 Maxwell方程運(yùn)算光的情況。FDTD法可例如根據(jù)日本特開2000-105259號公報(bào)及日本特開 2000-227450號公報(bào)了解，為了運(yùn)算的穩(wěn)定化，本例中采用日本特開2009-223669號公報(bào)中 所記載的FDTD法，由于均是使用Maxwell方程的模擬，因此獲得了相同的結(jié)果。另外，在獲得了電場成分E的情況下，設(shè)材料的相對介電常數(shù)為￡時(shí)，電通量密度 D= ￡E，滿足 ￡ = (njinj)2= l+cop2/(co(-(i/、)- ))。co 為光的角頻率，cop 為等離 子體角頻率，、為碰撞時(shí)間，(^和、為Drude (德魯?shù)?模型的一次特性參數(shù)。等離子 體角頻率cop為自由電子的振動無法跟隨由于光入射到金屬中而產(chǎn)生的電場的截止頻率。另外，實(shí)施例和比較例中的折射率的數(shù)據(jù)采用了以下文獻(xiàn)中所記載的數(shù)據(jù)。另外， 鋁的折射率是通過將以下文獻(xiàn)(4)的透射率數(shù)據(jù)適用于一次Drude模型中，并根據(jù)一次 Drude 參數(shù)(op = 3. 039X 1016、x c = 6. 244X1(T15s)求得的。(1)D. E. Aspnes and A. A. Studna, "Dielectric functions and opticalparameters of Si, Ge, GaP,GaSb,InP,InAs,and InSb from 1.5to 6. OeV",Phys. Rev.B 27，985-1009(1983)(2)S. Adachi, "Physical properties of III-V semiconductorcompounds", 1992, Wiley(New York)(3)M. M. Y. Leung, A. B. Djurisic, and E. Herbert, "Refractive indexof InGaN/ GaN quantum well", Journal of Appl. Phys.，84，6312(1998)(4)C. L. Foiles, "Optical properties of pure metals and binary alloys", Chapter 4 of Landolt—Bornstein Numerical Data and FunctionalRelationships in Science and Technology New Series, Vol. 15, Subvolumeb, K. H. Hellwege and J. L. Olsen, Ed.Springer-Verlag, Berlin 1985，PP.228.作為實(shí)施例及比較例的共同條件，設(shè)光柵線2A由鋁構(gòu)成，光柵線2A的厚度dl = 200nm、光柵線2A及在其上沉積的光吸收層2B(2B1、2B2)的周期PL = 155nm，填充率FF = 0. 3。設(shè)基板1的折射率n = 1. 5，材料為玻璃，在模擬時(shí)，基板的厚度用吸收邊界條件固定 為無窮?；宓暮穸却笥诓ㄩL，存在達(dá)到0. 5mm的情況。設(shè)光透射空氣并向偏振器的面(基板的面)垂直地入射。通過下述公式(1)計(jì)算 偏振度n?！?= tf^…⑴在這里，tp是TM波成分(在這里為P偏振成分)的透射率，ts是TE波成分(在 這里為S偏振成分)的透射率。其中，1個(gè)光柵線延伸的方向與TE波成分的振動方向(x軸方向)一致。(實(shí)施例1)在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，針對在光柵線2A上層疊由InGaAs構(gòu)成的厚度d2 = 20nm 的光吸收層2B的情況進(jìn)行了計(jì)算。即，使用了以下參數(shù)。 將結(jié)果表示在圖4。圖4的曲線的a表示P偏振成分的透射率，b表示偏振度，c 表示P偏振成分與S偏振成分的總反射率。在全波長范圍內(nèi)反射被抑制，特別是在300 500nm中反射率降低至10%以下。另一方面，P偏振成分的透射率在全波長范圍內(nèi)為80% 以上。偏振度在300 700nm中為0. 986 1. 000。(實(shí)施例2)在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，針對在光柵線2A上依次層疊由InGaSb構(gòu)成的厚度d21 = 20nm的光吸收層2B1和由InP構(gòu)成的厚度d22 = 20nm的光吸收層2B2的情況進(jìn)行了計(jì)算。 即，使用了以下的參數(shù)。 將結(jié)果表示在圖5。圖5的曲線的a表示P偏振成分的透射率，b表示偏振度，c 表示P偏振成分與S偏振成分的總反射率。在全波長范圍內(nèi)反射率被抑制在10%以下的 較低值。另一方面，P偏振成分的透射率在全波長范圍內(nèi)為80%以上。偏振度為0.999 1. 000。(實(shí)施例3)在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，針對在光柵線2A上層疊由InP構(gòu)成的厚度d2 = 20nm的 光吸收層2B的情況進(jìn)行了計(jì)算。將結(jié)果表示在圖6。即，使用了以下參數(shù)。 圖6的曲線的a表示P偏振成分的透射率，b表示偏振度，c表示P偏振成分與S 偏振成分的總反射率。在全波長范圍內(nèi)反射被抑制，特別是在300 450nm中反射率降低至 10%以下。另一方面，P偏振成分的透射率在全波長范圍內(nèi)為70%以上。偏振度在300 700nm 中為 0. 984 1. 000。(實(shí)施例4)在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，針對在光柵線2A上依次層疊由GaSb構(gòu)成的厚度d21 = 20nm的光吸收層2B1和由GaP構(gòu)成的厚度d22 = 20nm的光吸收層2B2的情況進(jìn)行了計(jì)算。 即，使用了以下參數(shù)。 將結(jié)果表示在圖7。圖7的曲線的a表示P偏振成分的透射率，b表示偏振度，c表 示P偏振成分與S偏振成分的總反射率。在全波長范圍內(nèi)反射率被抑制，特別是在440 640nm中反射率降低至10%以下，在440nm以下的短波長區(qū)域也降低至20%以下。另一方 面，P偏振成分的透射率在全波長范圍內(nèi)為80%以上。偏振度在300 700nm中為0. 992 1. 000。(實(shí)施例5)針對在光柵線2A上層疊由GaAs構(gòu)成的厚度d2 = 20nm的光吸收層2B的情況進(jìn) 行了計(jì)算。即，使用了以下參數(shù)。
將結(jié)果表示在圖8。圖8的曲線的a表示P偏振成分的透射率，b表示偏振度，c表示P偏振成分與S偏振成分的總反射率。在全波長范圍內(nèi)反射率被抑制，特別是在300 460nm中反射率降低至10%以下。另一方面，P偏振成分的透射率在全波長范圍內(nèi)為70% 以上。偏振度在300 700nm中為0. 986 1. 000。 以上，在光吸收層2B具有充分的厚度的情況下能吸收光，作為下限值，只 要有20nm以上的厚度，則至少80nm以下的厚度內(nèi)，在折射率為2. 5彡~彡5. 7、 0. 001彡rij彡3. 0的情況下，在可見光(波長為380nm 780nm)區(qū)域，反射被充分地抑制， 在10nm彡dt彡80nm, 1. 8 ^ nr ^ 5. 7,0. 001彡n」彡3. 0時(shí)，在紫外線至紅外線的范圍 (波長為300nm 850nm)，反射被充分地抑制。并且，表示了光吸收層2B的材料為InGaAs、 InGaSb、InP、GaSb、GaP、GaAs時(shí)的反射率降低的數(shù)據(jù)，但此外，作為光吸收層2B的材料使 用AlAs、GaN、InN、InGaN、A1N或AlGaN的情況下，在紫外線(波長小于380nm)區(qū)域，反射 率能夠減小30%以上。
權(quán)利要求
一種線柵偏振器，在基板上以比光的波長短的間隔平行地配置有作為光柵線的多個(gè)金屬線，其特征在于，在光柵線的表面上層疊有由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金屬磷化合物以及金屬與銻的化合物的組中所選擇的1種以上的半導(dǎo)體化合物構(gòu)成的層。
2.如權(quán)利要求1所述的線柵偏振器，其特征在于，半導(dǎo)體化合物的折射率的虛部為0. 001以上且3. 0以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的線柵偏振器，其特征在于，半導(dǎo)體化合物為從包括 AlAs、GaAs, InGaAs, GaP、InP, GaN、InN、InGaN, A1N、AlGaN, GaSb及InGaSb的組中所選擇的1種以上的半導(dǎo)體化合物。
4.一種線柵偏振器，其特征在于， 包括透明基板；形成于所述透明基板上的條紋狀的多個(gè)金屬線；和 形成于所述金屬線上的光吸收層， 所述光吸收層由半導(dǎo)體化合物構(gòu)成，設(shè)所述半導(dǎo)體化合物的折射率\的實(shí)部為K，虛部為~，i為虛數(shù)單位，折射率nm = Χη」，所述光吸收層的厚度為dt時(shí)，在300nm以上且850nm以下的波長范圍內(nèi)，構(gòu)成所 述光吸收層的所述半導(dǎo)體化合物滿足以下所有關(guān)系式 IOnm ^ dt ^ 80nm ；1.8 ^ nr ^ 5. 7 ； 0. 001 ( rij ( 3. 0。
5.如權(quán)利要求4所述的線柵偏振器，其特征在于， 設(shè)所述金屬線的排列周期為PL時(shí)，0 < PL < 400nm。
6.如權(quán)利要求4或5所述的線柵偏振器，其特征在于，設(shè)1個(gè)所述金屬線的寬度為麗，所述金屬線的面內(nèi)的填充率FF = MW/PL時(shí)，還滿足以 下關(guān)系式0 < FF 彡 50%。
7.一種線柵偏振器，其特征在于， 包括透明基板；形成于所述透明基板上的條紋狀的多個(gè)金屬線；和 形成于所述金屬線上的光吸收層， 所述光吸收層由半導(dǎo)體化合物構(gòu)成，設(shè)所述半導(dǎo)體化合物的折射率\的實(shí)部為K，虛部為~，i為虛數(shù)單位，折射率nm = Χη」，所述光吸收層的厚度為dt時(shí)，在380nm以上且780nm以下的波長范圍內(nèi)，構(gòu)成所 述光吸收層的所述半導(dǎo)體化合物滿足以下所有關(guān)系式 20nm ^ dt ^ 80nm ；2.5 ^ nr ^ 5. 7 ； 0. 001 ( rij ( 3. 0。
8.如權(quán)利要求7所述的線柵偏振器，其特征在于， 設(shè)所述金屬線的排列周期為PL時(shí)，0 < PL < 400nm。
9.如權(quán)利要求7或8所述的線柵偏振器，其特征在于，設(shè)1個(gè)所述金屬線的寬度為麗，所述金屬線的面內(nèi)的填充率FF = MW/PL時(shí)，還滿足以 下關(guān)系式0 < FF ≤ 50%。
全文摘要
一種線柵偏振器，在基板上以比光的波長短的間隔平行地配置有作為光柵線的多個(gè)金屬線，其特征在于，在光柵線的表面上層疊有由包括金屬氮化物、金屬砷化物、金屬磷化合物以及金屬與銻的化合物的組中所選擇的1種以上的半導(dǎo)體化合物構(gòu)成的層。
文檔編號G02B5/30GK101876722SQ20101017131
公開日2010年11月3日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者薩斯瓦提·芭奈慈, 藤井貴志 申請人:住友化學(xué)株式會社