(57)【要約】  波長選択性と偏光選択性の両方を有し、光の利用効率をより高めることが可能な波長選択フィルタ素子、その製造方法及び画像表示装置を提供する。透光性を有する基板２上に周期的に配置された、屈折率ｎ１の第１の非金属材質と屈折率ｎ２の第２の非金属材質を含む直線状の非金属層３と、この非金属層３の上面に設けた非金属材質からなる直線状の中間層４と、この中間層４上に周期的に配置された直線状の金属層５とを有し、非金属層３の周期を１０〜８００ｎｍ、金属層５の周期を１０〜８００ｎｍとし、非金属層３を構成する第１の非金属材質と第２の非金属材質の屈折率の関係が、ｎ１＞ｎ２の条件を満たし、更に、中間層４を構成する最も屈折率の高い材質の屈折率をｎ３とすると、ｎ３＜ｎ１の条件を満たしている。
2012105555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板上に周期的に配置された、屈折率ｎ１の第１の非金属材質と屈折率ｎ２の第２の非金属材質を含む非金属層と、
前記非金属層の上面に設けた非金属材質からなる中間層と、
前記中間層上に周期的に配置された直線状の金属層と、を有する波長選択フィルタ素子であって、
前記非金属層の周期を１０〜８００ｎｍ、前記金属層の周期を１０〜８００ｎｍとし、
また、前記第１の非金属材質と前記第２の非金属材質の屈折率の関係が、ｎ１＞ｎ２の条件を満たし、
更に、前記中間層を構成する最も屈折率の高い材質の屈折率をｎ３とすると、ｎ３＜ｎ１の条件を満たしていることを特徴とする波長選択フィルタ素子。
【請求項２】
前記中間層の厚さは１０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の波長選択フィルタ素子。
【請求項３】
前記第１の非金属材質と前記中間層を構成する最も屈折率の高い材質の屈折率の関係が、ｎ１−ｎ３＞０．４の条件を満たしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長選択フィルタ素子。
【請求項４】
前記第１の非金属材質と前記第２の非金属材質の屈折率の関係が、ｎ１−ｎ２＞０．８の条件を満たしていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長選択フィルタ素子。
【請求項５】
前記非金属層は、直線状の第１の非金属材質と直線状の第２の非金属材質とが周期的に配置されるようにして形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長選択フィルタ素子。
【請求項６】
前記中間層は、直線状に形成され、かつ所定の周期で周期的に配置されており、
前記非金属層、前記中間層、前記金属層が、同じ周期で同一方向に同じ幅で前記基板上に積層されていることを特徴とする請求項５に記載の波長選択フィルタ素子。
【請求項７】
請求項６に記載の波長選択フィルタ素子の製造方法であって、
透光性を有する基板上に、該基板側から順に非金属層、非金属材質からなる中間層、第１の金属層を積層する第１の工程と、
前記第１の金属層の上に、該第１の金属層側から順にマスク層、第２の金属層、レジスト層を形成する第２の工程と、
前記レジスト層に一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第３の工程と、
前記第２の金属層にドライエッチングにより一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第４の工程と、
前記第２の金属層に設けた開口部から、ドライエッチングにより前記マスク層へ一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第５の工程と、
前記第２の金属層と前記マスク層に設けた開口部から、ドライエッチングにより前記第１の金属層、前記中間層、前記非金属層へ一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第６の工程と、を含むことを特徴とする波長選択フィルタ素子の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の波長選択フィルタ素子の製造方法であって、
透光性を有する基板上に、該基板側から順に非金属層、非金属材質からなる中間層、金属層を積層する第１の工程と、
前記金属層の上にレジスト層を形成する第２の工程と、
前記レジスト層に開口部を設けた後に、ドライエッチングにより前記金属層、前記中間層、前記非金属層へ一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第３の工程と、を含むことを特徴とする波長選択フィルタ素子の製造方法。
【請求項９】
カラーフィルタを備えた画像表示装置において、
前記カラーフィルタが前記請求項１乃至６のいずれか一項に記載の波長選択フィルタ素子で構成されていることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、液晶パネル等のカラーフィルタなどに適用可能な波長選択フィルタ素子、その製造方法及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等には、カラー表示を行うために各画素上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれに対応した光を透過するカラーフィルタが配置されている。このようなカラーフィルタは、一般にＲ、Ｇ、Ｂの各色毎に特定の波長で強い吸収能を有する色素が基板上に配置された構成である。【０００３】
ところで、上記のように色素を有するカラーフィルタでは、不要な光は色素によって吸収され熱に変換されるために、光の利用効率が低いという問題があった。【０００４】
近年、ナノ領域の微細加工技術が急速に進歩している。そこで、このような微細加工技術によって、入射光の波長以下の非常に小さな周期（共鳴・サブ波長領域）をもつ一次元の周期構造体（以下、「サブ波長格子」という）を作製し、このサブ波長格子を用いて特定の波長域の光を透過させる構造のカラーフィルタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
前記特許文献１のようなサブ波長格子を有するカラーフィルタは、特定の波長域のみの光を透過させることができるので、例えば、透過型の液晶表示装置のカラーフィルタなどに好適に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４１５５５号公報（図５．８（ｂ）、図５．８（ｃ）等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献１のカラーフィルタは、偏光選択性を有していない。従って、該カラーフィルタは、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の両方の偏光に対して特定の波長域の光を透過する、又はＴＥ偏光とＴＭ偏光とで異なる波長域の光を透過する。このため、前記特許文献１のカラーフィルタを、例えば、液晶表示装置（液晶パネル）のカラーフィルタ等に用いた場合には、このカラーフィルタとバックライトの間に偏光板（偏光フィルタ）が必要であることから、所要の偏光以外はこの偏光フィルムによって吸収され、光の利用効率は低いままであった。【０００８】
即ち、前記カラーフィルタを、ＴＥ偏光とＴＭ偏光のうちの一方の偏光に対しては可視光領域全体で反射させ、他方の偏光に対しては特定の波長域の光のみを透過させて、他の波長域の光を反射させるようにすると、光の利用効率をより高めることができる。【０００９】
そこで、本発明は、波長選択性と偏光選択性の両方を有し、光の利用効率をより高めることが可能な波長選択フィルタ素子、その製造方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために請求項１に記載の波長選択フィルタ素子は、透光性を有する基板上に周期的に配置された、屈折率ｎ１の第１の非金属材質と屈折率ｎ２の第２の非金属材質を含む非金属層と、前記非金属層の上面に設けた非金属材質からなる中間層と、前記中間層上に周期的に配置された直線状の金属層と、を有する波長選択フィルタ素子であって、前記非金属層の周期を１０〜８００ｎｍ、前記金属層の周期を１０〜８００ｎｍとし、また、前記第１の非金属材質と前記第２の非金属材質の屈折率の関係が、ｎ１＞ｎ２の条件を満たし、更に、前記中間層を構成する最も屈折率の高い材質の屈折率をｎ３とすると、ｎ３＜ｎ１の条件を満たしていることを特徴としている。【００１１】
請求項２に記載の波長選択フィルタ素子は、前記中間層の厚さは１０〜１０００ｎｍであることを特徴としている。【００１２】
請求項３に記載の波長選択フィルタ素子は、前記第１の非金属材質と前記中間層を構成する最も屈折率の高い材質の屈折率の関係が、ｎ１−ｎ３＞０．４の条件を満たしていることを特徴としている。【００１３】
請求項４に記載の波長選択フィルタ素子は、前記第１の非金属材質と前記第２の非金属材質の屈折率の関係が、ｎ１−ｎ２＞０．８の条件を満たしていることを特徴としている。【００１４】
請求項５に記載の波長選択フィルタ素子は、前記非金属層は、直線状の第１の非金属材質と直線状の第２の非金属材質とが周期的に配置されるようにして形成されていることを特徴としている。【００１５】
請求項６に記載の波長選択フィルタ素子は、前記中間層は、直線状に形成され、かつ所定の周期で周期的に配置されており、前記非金属層、前記中間層、前記金属層が、同じ周期で同一方向に同じ幅で前記基板上に積層されていることを特徴としている。【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の波長選択フィルタ素子の製造方法であって、透光性を有する基板上に、該基板側から順に非金属層、非金属材質からなる中間層、第１の金属層を積層する第１の工程と、前記第１の金属層の上に、該第１の金属層側から順にマスク層、第２の金属層、レジスト層を形成する第２の工程と、前記レジスト層に一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第３の工程と、前記第２の金属層にドライエッチングにより一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第４の工程と、前記第２の金属層に設けた開口部から、ドライエッチングにより前記マスク層へ一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第５の工程と、前記第２の金属層と前記マスク層に設けた開口部から、ドライエッチングにより前記第１の金属層、前記中間層、前記非金属層へ一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第６の工程と、を含むことを特徴としている。【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の波長選択フィルタ素子の製造方法であって、透光性を有する基板上に、該基板側から順に非金属層、非金属材質からなる中間層、金属層を積層する第１の工程と、前記第１の金属層の上にレジスト層を形成する第２の工程と、前記レジスト層に開口部を設けた後に、ドライエッチングにより前記金属層、前記中間層、前記非金属層へ一定間隔で直線状の開口部を複数設ける第３の工程と、を含むことを特徴としている。【００１８】
請求項９に記載の発明は、カラーフィルタを備えた画像表示装置において、前記カラーフィルタが前記請求項１乃至６のいずれか一項に記載の波長選択フィルタ素子で構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る波長選択フィルタ素子によれば、波長選択性と偏光選択性の両方を有するように構成することができ、かつ吸収も小さくすることができる。これにより、ＴＥ偏光とＴＭ偏光のうちの一方の偏光に対しては可視光領域全体で反射させ、他方の偏光に対しては特定の波長域の光のみを透過させて、他の波長域の光を反射させるができるので、光の利用効率をより高めることができる。【００２０】
また、本発明に係る製造方法によれば、波長選択性と偏光選択性の両方を有するように構成することができ、かつ吸収も小さくすることができる波長選択フィルタ素子を提供することができる。【００２１】
また、本発明に係る画像表示装置によれば、カラーフィルタが本発明の波長選択フィルタ素子で構成されているので、光の利用効率をより高めることができ、より明るい画像を表示することが可能となる。【００２２】
本発明の波長選択フィルタ素子は、偏光選択性と波長選択性の両方を有している。可視光波長全域の偏光選択性は、入射光の波長以下の周期（ピッチ）で周期的に配置された直線状の金属層で得ることができる。【００２３】
即ち、例えば、図２１に示す透光性を有する基板（例えば、ガラス基板など）１００上に、入射光Ｌの波長以下の周期（ピッチ）Ｐで周期的に配置された直線状のアルミニウム等からなる金属層１０１（サブ波長格子）を有する波長選択フィルタ素子においては、図２２Ａ，図２２Ｂに示す透過特性、反射特性のシミュレーション結果のように、ＴＥ偏光（図示のＡ）とＴＭ偏光（図示のＢ）に対して選択性を有している。なお、図２２Ａ，図２２Ｂのシミュレーション結果は、RCWA（Rigorous Coupled-Wave Analysis；厳密結合波解析）法で算出したものである。【００２４】
図２１において、入射光Ｌは、金属層１０１に対して垂直に入射し、電場の振動方向は、直線状の金属層１０１と平行な偏光がＴＥ偏光、直線状の金属層１０１と直交方向の偏光がＴＭ偏光である。また、金属層１０１は、周期Ｐが１００ｎｍ、幅が５０ｎｍ、厚さ（高さ）が１００ｎｍに設定されている。【００２５】
このように、偏光選択性を有する金属層１０１によって、ＴＭ偏光に対してのみ高い透過率を得ることができ、かつＴＥ偏光に対してのみ高い反射率を得ることができる。【００２６】
更に、例えば、図２３に示す透光性を有する基板（例えば、ガラス基板など）１００上に、入射光Ｌの波長と同程度以下の周期（ピッチ）Ｐで周期的に配置された直線状の非金属層１０２（サブ波長格子）を有する波長選択フィルタ素子においては、図２４に示すシミュレーション結果のような波長選択性を有している。【００２７】
なお、図２４のシミュレーション結果は、RCWA（Rigorous Coupled-Wave Analysis）法で算出したものであり、偏光方向は非金属層１０２と平行なＴＥ偏光である。図２４において、ａは反射特性、ｂは透過特性、ｃは吸収特性である。【００２８】
図２３において、入射光Ｌは、非金属層１０２に対して垂直に入射し、電場の振動方向は、直線状の非金属層１０２と平行な偏光がＴＥ偏光、直線状の非金属層１０２と直交方向の偏光がＴＭ偏光である。また、非金属層１０２は、周期Ｐが２２０ｎｍ、幅が１３０ｎｍ、厚さ（高さ）が１２０ｎｍに設定されている。【００２９】
この非金属層１０２は、屈折率ｎ１の第１の非金属材質と屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）の第２の非金属材質によって構成されている。図２３では、第１の非金属材質として屈折率ｎ１（＝３．５）のＳｉ等の半導体を用い、第２の非金属材質として屈折率ｎ２（＝１．０）の空気を用いている。即ち、第２の非金属材質としての部材を設けていない。【００３０】
このように、波長選択性を有する非金属層１０２によって、特定の波長をもつ入射光（ＴＥ偏光）のみを選択的に透過させることができ、それ以外の波長の入射光（ＴＥ偏光）を反射させることができる。【００３１】
そして、図２５に示すように、基板１００上に波長選択性を有する前記非金属層１０２と、偏光選択性を有する前記金属層１０１を積層した構成の波長選択フィルタ素子を作製した。この波長選択フィルタ素子においては、図２６に示すシミュレーション結果のような波長選択性を有している。【００３２】
なお、図２６のシミュレーション結果は、RCWA（Rigorous Coupled-Wave Analysis）法で算出したものであり、偏光方向は非金属層１０２と平行なＴＥ偏光である。図２６において、ａは反射特性、ｂは透過特性、ｃは吸収特性である。【００３３】
図２５において、入射光Ｌは、金属層１０１に対して垂直に入射し、電場の振動方向は、直線状の金属層１０１と平行な偏光がＴＥ偏光、直線状の金属層１０１と直交方向の偏光がＴＭ偏光である。また、金属層１０１は、周期Ｐが２２０ｎｍ、幅が１３０ｎｍ、厚さ（高さ）が１００ｎｍに設定され、非金属層１０２は、周期が２２０ｎｍ、幅が１３０ｎｍ、厚さ（高さ）が１２０ｎｍに設定されている。【００３４】
この非金属層１０２は、屈折率ｎ１の第１の非金属材質と屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）の第２の非金属材質によって構成されている。図２２Ａ，図２２Ｂでは、第１の非金属材質として屈折率ｎ１（＝３．５）のＳｉ等の半導体を用い、第２の非金属材質として屈折率ｎ２（＝１．０）の空気を用いている。即ち、第２の非金属材質としての部材を設けていない。【００３５】
このように、偏光選択性を有する金属層１０１と、波長選択性を有する非金属層１０２ａを積層した構成の波長選択フィルタ素子では、屈折率の高い非金属層１０２に電場が集中して、接している金属層１０１での吸収が大きくなっている。よって、金属層１０１での吸収が大きくなることにより、損失が大きくなってしまう。【００３６】
そこで、本発明の波長選択フィルタ素子は、偏光選択性と波長選択性を有し、更に、吸収を小さくするために、偏光選択性を有する金属層と波長選択性を有する非金属層の間に、非金属材質からなる中間層を配置した構成としている。この中間層を構成する最も高い材質の屈折率ｎ３は、前記非金属層を構成する第１の非金属材質の屈折率ｎ１よりも低く（ｎ３＜ｎ１）なるように設定されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る波長選択フィルタ素子を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る波長選択フィルタ素子の製造方法の一例を示す図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係る波長選択フィルタ素子の製造方法の他の例を示す図。
【図５】本発明の実施形態の変形例に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図６】本発明の実施形態の変形例に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図８】本発明の実施形態の変形例に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図９】本発明の実施形態の変形例に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図１０】本発明の実施例１に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図１１Ａ】実施例１の波長選択フィルタ素子を青色フィルタとして構成したときの、ＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図。
【図１１Ｂ】実施例１の波長選択フィルタ素子を青色フィルタとして構成したときの、ＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図。
【図１２Ａ】実施例１の波長選択フィルタ素子を緑色フィルタとして構成したときの、ＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図。
【図１２Ｂ】実施例１の波長選択フィルタ素子を緑色フィルタとして構成したときの、ＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図。
【図１３】実施例２に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図１４Ａ】実施例２の波長選択フィルタ素子を青色フィルタとして構成したときの、ＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図。
【図１４Ｂ】実施例２の波長選択フィルタ素子を青色フィルタとして構成したときの、ＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図。
【図１５Ａ】実施例２の波長選択フィルタ素子を緑色フィルタとして構成したときの、ＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図。
【図１５Ｂ】実施例２の波長選択フィルタ素子を緑色フィルタとして構成したときの、ＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図。
【図１６】実施例３に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図。
【図１７Ａ】実施例３の波長選択フィルタ素子を青色フィルタとして構成したときの、ＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図。
【図１７Ｂ】実施例３の波長選択フィルタ素子を青色フィルタとして構成したときの、ＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図。
【図１８Ａ】実施例３の波長選択フィルタ素子を緑色フィルタとして構成したときの、ＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図。
【図１８Ｂ】実施例３の波長選択フィルタ素子を緑色フィルタとして構成したときの、ＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図。
【図１９Ａ】実施例３の波長選択フィルタ素子を赤色フィルタとして構成したときの、ＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図。
【図１９Ｂ】実施例３の波長選択フィルタ素子を赤色フィルタとして構成したときの、ＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図。
【図２０】本発明の波長選択フィルタ素子を、画像表示装置としての液晶表示装置に配置されているカラーフィルタに適用した一例を示す概略断面図。
【図２１】入射光の波長以下の周期で周期的に配置された直線状の金属層を有する波長選択フィルタ素子を示す図。
【図２２Ａ】図２１の波長選択フィルタ素子における、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光と透過特性の関係を示す図。
【図２２Ｂ】図２１の波長選択フィルタ素子における、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光と反射特性の関係を示す図。
【図２３】入射光の波長以下の周期で周期的に配置された直線状の非金属層を有する波長選択フィルタ素子を示す図。
【図２４】図２３の波長選択フィルタ素子における、ＴＥ偏光の反射特性、透過特性、吸収特性を示す図。
【図２５】入射光の波長以下の周期で周期的に配置された直線状の非金属層と金属層を有する波長選択フィルタ素子を示す図。
【図２６】図２５の波長選択フィルタ素子における、ＴＥ偏光の反射特性、透過特性、吸収特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００３９】
図１は、本発明の実施形態に係る波長選択フィルタ素子を示す斜視図、図２は、本発明の実施形態に係る波長選択フィルタ素子を示す断面図である。
【００４０】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る波長選択フィルタ素子１は、透光性を有する基板（例えば、ガラス基板、樹脂基板など）２上に、入射光Ｌの波長と同程度以下の周期（ピッチ）Ｐで周期的に配置された直線状の、非金属層３、非金属材質からなる中間層４、金属層５が、基板２側から順に積層されるようにして構成されている。
【００４１】
中間層４は、この中間層４を設けていなくて金属層５上に非金属層３が接している構成の場合に、屈折率の高い非金属層３に電場が集中し、接している金属層５での吸収が大きくなってしまうのを防止するためのものである。
【００４２】
なお、本実施形態における入射光Ｌは、金属層５の上方、又は基板２の下方から入射し、電場の振動方向は、直線状の金属層５と平行な偏光がＴＥ偏光であり、直交する偏光がＴＭ偏光である。
【００４３】
（非金属層３の構成）
非金属層３の周期（ピッチ）Ｐ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）、厚さは、以下のように設定される。なお、非金属層３は、屈折率ｎ１の第１の非金属材質と屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）の第２の非金属材質によって構成されている。
【００４４】
非金属層３の周期（ピッチ）は、１０〜８００ｎｍに設定される。なお、好ましい周期は２０〜７００ｎｍであり、より好ましい周期は５０〜６００ｎｍである。非金属層３の周期が１０ｎｍ未満であると、作製が難しく、かつ回折効果が小さいために波長選択性を得るのが困難となる。また、非金属層３の周期が８００ｎｍ超であると、高次の回折光が多く発生し、所望の波長以外の光が斜め方向に出射してしまう。
【００４５】
非金属層３のデューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）は、０．１〜０．９に設定される。なお、好ましいデューティー比は０．２〜０．８５であり、より好ましいデューティー比は０．３〜０．８である。デューティー比が０．１以下又は０．９超であると、可視波長域全体において特定の波長以外を反射するのに十分な屈折率差を得ることができない。
【００４６】
非金属層３の厚さは、３０〜５００ｎｍに設定される。なお、好ましい厚さは７０〜４００ｎｍであり、より好ましい厚さは１００〜３００ｎｍである。非金属層３の厚さが３０ｎｍ未満であると、この非金属層３内を導波するモードを形成することができず、波長選択性を得ることが困難となる。また、非金属層３の厚さが５００ｎｍ超であると、非金属層３内を導波するモードが多く形成され、透過波長域が多くなって、所望の波長域以外も透過してしまう。更に、作製も難しくなる。
【００４７】
非金属層３を構成する第１の非金属材質の材料としては、可視波長域において吸収の小さい以下のような材料（誘電体、半導体等）を用いることができる。
【００４８】
誘電体：ＳｉＯ２、樹脂、金属酸化物（酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム）、硫化亜鉛、チタン酸鉛、炭酸カルシウム、炭酸カリウムなど
半導体：結晶Ｓｉ、ＧａＮなど
【００４９】
更に、可視波長域において吸収が小さく、かつ高い屈折率を有する以下のような材料であることが望ましい。
金属酸化物、結晶Ｓｉ、ＧａＮなど
炭素と比較して原子番号の大きい原子を含む樹脂
金属酸化物の微粒子などを分散させた樹脂
【００５０】
また、第１の非金属材質の屈折率ｎ１は、１．６以上が好ましく、より好ましくは１．７以上である。屈折率ｎ１が１．６以上であれば、基板２よりも高い屈折率で、導波路を形成して大きな波長選択性を得ることができる。屈折率ｎ１が１．７以上であれば、電場をこの部分により集中させて金属層５での吸収を抑えることが可能となり、波長選択の制御性を高めることができる。
【００５１】
非金属層３を構成する第２の非金属材質の材料としては、可視波長域において吸収の小さい以下のような材料（誘電体等）を用いることができる。
【００５２】
誘電体：ＳｉＯ２、樹脂、金属酸化物（酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム）、金属フッ化物（フッ化マグネシウム、フッ化カリウムなど）
【００５３】
更に、可視波長域において吸収が小さく、かつ低い屈折率を有する以下のような材料であることが望ましい。
金属酸化物、ＳｉＯ２、炭酸カルシウム、金属フッ化物など
フッ素原子を含む樹脂
金属フッ化物などの微粒子を分散させた樹脂
微細な空隙構造を有した樹脂や金属酸化物、ＳｉＯ２、炭酸カルシウム、金属フッ化物など
【００５４】
なお、第２の非金属材質として、材料を設けないで空気層とすることも可能である。
【００５５】
また、第２の非金属材質の屈折率ｎ２は、１．６以下が好ましく、より好ましくは１．５３以下である。屈折率ｎ２が１．６以下であれば、屈折率ｎ１の第１の非金属材質の部分に集中した電場と金属層５とを効果的に分離させることが可能となる。屈折率ｎ２が１．５３以下であれば、より吸収損失を低減させることが可能となる。このように、第１の非金属材質の屈折率ｎ１と第２の非金属材質においては、ｎ１＞ｎ２の条件を満たすようにしている。また、ｎ１−ｎ２≧０．８の条件を満たすようにするとよい。
【００５６】
（中間層４の構成）
中間層４の周期（ピッチ）Ｐ、厚さは、以下のように設定される。
【００５７】
中間層４の周期（ピッチ）は、２０〜７００ｎｍに設定されている。なお、好ましい周期は５０〜６００ｎｍである。中間層４の周期が２０ｎｍ未満であると、作製が難しく、かつ回折効果が小さいために波長選択性を得るのが困難となる。また、中間層４の周期が７００ｎｍ超であると、高次の回折光が多く発生し、所望の波長以外の光が斜め方向に出射してしまう。なお、中間層４の周期を５０〜６００ｎｍに設定することにより、作製が容易になり、かつ高次の回折光の発生を低下させることが可能となる。
【００５８】
中間層４の厚さは、１０〜１０００ｎｍに設定される。なお、好ましい厚さは２０〜８００ｎｍであり、より好ましい厚さは４０〜４００ｎｍである。中間層４の厚さが１０ｎｍ未満であると、非金属層３を構成する屈折率ｎ１の第１の非金属材質に集中する電場と金属層５とを効果的に分離させることができず、金属層５による吸収が大きくなる。
【００５９】
また、中間層４の厚さが１０００ｎｍ超であると、非金属層３を構成する屈折率ｎ１の第１の非金属材質と金属層５との間の干渉によって、狭い波長間隔で依存性が生じてしまい、特定の波長のみを透過させることが困難となる。なお、中間層４の厚さを４０〜４００ｎｍに設定することにより、金属層５による吸収が低減され、かつ干渉効果によって効果的な波長選択性を得ることが可能となる。
【００６０】
中間層４を構成する材料としては、可視波長域において吸収の小さい以下のような材料（誘電体等）を用いることができる。
【００６１】
誘電体：ＳｉＯ２、樹脂、金属酸化物（酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなど）、金属フッ化物（フッ化マグネシウム、フッ化カリウムなど）
【００６２】
更に、可視波長域において吸収が小さく、かつ低い屈折率を有する以下のような材料であることが望ましい。
金属酸化物、ＳｉＯ２、炭酸カルシウム、金属フッ化物など
フッ素原子を含む樹脂
金属フッ化物などの微粒子を分散させた樹脂
微細な空隙構造を有した樹脂や金属酸化物、ＳｉＯ２、炭酸カルシウム、金属フッ化物など
【００６３】
なお、中間層４として、材料を設けないで空気層とすることも可能である。
【００６４】
また、中間層４を構成する最も屈折率の高い材質の屈折率ｎ３は、１．６以下が好ましく、より好ましくは１．５３以下である。屈折率ｎ３が１．６以下であれば、屈折率ｎ１の第１の非金属材質の部分に集中した電場と金属層５とを効果的に分離させることが可能となる。屈折率ｎ３が１．５３以下であれば、より吸収損失を低減させることが可能となる。また、前記第１の非金属材質の屈折率ｎ１に対して、ｎ３＜ｎ１の条件を満たすようにしている。また、ｎ１−ｎ３≧０．４の条件を満たすようにするとよい。
【００６５】
（金属層５の構成）
金属層５の周期（ピッチ）Ｐ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）、厚さは、以下のように設定される。
【００６６】
金属層５の周期（ピッチ）は、１０〜８００ｎｍに設定される。なお、好ましい周期は２０〜７００ｎｍであり、より好ましい周期は５０〜６００ｎｍである。金属層５の周期が１０ｎｍ未満であると、作製が難しくなる。また、金属層５の周期が８００ｎｍ超であると、高次の回折光が多く発生し、所望の波長以外の光が斜め方向に出射してしまう。
【００６７】
金属層５のデューティー比（幅／周期）は、０．１〜０．９に設定される。なお、好ましいデューティー比は０．２〜０．８であり、より好ましいデューティー比は０．４〜０．７５である。デューティー比が０．１以下であると、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の両方とも透過してしまう。デューティー比が０．９超であると、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の両方とも反射してしまい、偏光分離の性能が低下する。デューティー比が０．４〜０．７５であると、ＴＥ偏光に対して反射率が高く、かつＴＭ偏光に対して透過率を高くすることが可能となる。
【００６８】
金属層５の厚さは、１０〜３００ｎｍに設定される。なお、好ましい厚さは２０〜２５０ｎｍであり、より好ましい厚さは５０〜２００ｎｍである。金属層５の厚さが１０ｎｍ未満であると、ＴＥ偏光に対しても透過率が高くなってしまう。また、金属層５の厚さが３００ｎｍ超であると、ＴＭ偏光に対して透過率が低く、吸収や反射する成分が多くなり、更に、作製も難しくなる。金属層５の厚さが５０〜２００ｎｍであると、ＴＥ偏光に対して反射率を高くすることができ、かつＴＭ偏光に対して透過率を高くすることが可能となる。
【００６９】
金属層５を構成する材料としては、金、銀、アルミニウム、タングステン、銅、ニッケルなどの金属を用いることができる。更に、可視波長域において高い反射率を有する銀、アルミニウムなどの金属が望ましい。
【００７０】
次に、図１、図２に示した本実施形態の波長選択フィルタ素子１の製造方法を説明する。この波長選択フィルタ素子１の製造方法としては、例えば、図３（ａ）〜（ｆ）に示す第１の製造法や、図４（ａ）〜（ｄ）に示す第２の製造法を用いることができる。
【００７１】
（波長選択フィルタ素子１の第１の製造方法）
図３（ａ）に示すように、透光性を有する基板（例えば、ガラス基板、樹脂基板など）１０上に、非金属層（例えば、Ｓｉ層）１１、中間層（例えば、ＳｉＯ２層）１２、第１金属層（例えば、アルミニウム層）１３の各薄膜層を順に積層する。
【００７２】
非金属層１１、中間層１２、金属層１３の各薄膜層の形成は、例えば、蒸着やスパッタなどの物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）、スピンコーティング等の塗布法などによって行うことができる。
【００７３】
そして、図３（ｂ）に示すように、第１金属層１１の上にマスク層１４、第２金属層（例えば、アルミニウム層）１５、レジスト層１６の各薄膜層を蒸着やスパッタ、塗布等によって形成した後に、周知の露光装置を用いて微細構造をパターニングし、レジスト層１６に一定間隔で直線状の開口部（空隙部）を設ける。この露光装置としては、例えば、マスクを通して紫外線を照射する投影露光装置、電子線で直接パターンを描く電子線描画装置などを用いることができる。
【００７４】
そして、図３（ｃ）に示すように、開口部が設けられたレジスト層１６をマスクとして、ドライエッチングにより第２金属層１５へ一定間隔で直線状の開口部を形成する。このとき同時に、レジスト層１６もエッチングされ、その厚みが減少するか又はレジスト層１６が消失する。
【００７５】
そして、図３（ｄ）に示すように、第２金属層１５の開口部から、マスク層１４をドライエッチングし、一定間隔で直線状の開口部を形成する。このとき、金属がエッチングされないようにエッチングガスを選択することにより、第１金属層１１と第２金属層１５を残したまま、マスク層１４のみを選択的にエッチングすることが可能である。これにより、マスク層１４を厚くすることが可能である。なお、レジスト層１６が先の工程で残存している場合には、レジスト層１６はこの工程で消失する。
【００７６】
そして、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、第２金属層１５とマスク層１４の開口部から、ドライエッチングにより第１の金属層１３、中間層１２、非金属層１１へ一定間隔で直線状の開口部を形成するによって、図１、図２に示したような波長選択フィルタ素子が作製される。
【００７７】
この工程では、金属もエッチング可能なガスを用い、第２の金属層１５とマスク層１４も同時にエッチングされて厚みが減少、又は消失する。マスク層１４を厚くすることによって、第１の金属層１３、中間層１２、非金属層１１の各層を一度にエッチングすることが可能である。なお、第１の金属層１３、中間層１２、非金属層１１をドライエッチングした後、マスク層１４が残存している場合には、金属がエッチングされないガスを選択し、ドライエッチングによりマスク層１４のみを除去することが可能である。
【００７８】
このように、第１の製造方法によれば、１回のパターニングで作製することができ、かつ非金属層、中間層、金属層を入射光の波長程度まで厚くすることができる。よって、目的とする波長選択性に合わせて、各層（非金属層、中間層、金属層）の厚さを決定することができる。
【００７９】
（波長選択フィルタ素子１の第２の製造方法）
図４（ａ）に示すように、透光性を有する基板（例えば、ガラス基板、樹脂基板など）１０上に、非金属層（例えば、Ｓｉ層）１１、中間層（例えば、ＳｉＯ２層）１２、金属層（例えば、アルミニウム層）１３の各薄膜層を順に積層する。
【００８０】
非金属層１１、中間層１２、金属層１３の各薄膜層の形成は、例えば、蒸着やスパッタなどの物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）、スピンコーティング等の塗布法などによって行うことができる。
【００８１】
そして、図４（ｂ）に示すように、金属層１３の上にレジスト層２０を塗布等によって形成した後に、周知の露光装置を用いて微細構造をパターニングし、レジスト層２０に一定間隔で直線状の開口部を設ける。この露光装置としては、例えば、マスクを通して紫外線を照射する投影露光装置、電子線で直接パターンを描く電子線描画装置などを用いることができる。
【００８２】
そして、図４（ｃ）に示すように、開口部が設けられたレジスト層２０をマスクとして、ドライエッチングにより金属層１３、中間層１２、非金属層１１へ一定間隔で直線状の開口部を形成した後、図４（ｄ）に示すように、ドライエッチングによりレジスト層２０を除去することによって、図１、図２に示したような波長選択フィルタ素子が作製される。
【００８３】
このように、第２の製造方法によれば、１回のパターニングで作製することができ、かつ非金属層、中間層、金属層を入射光の波長程度まで厚くすることができる。よって、目的とする波長選択性に合わせて、各層（非金属層、中間層、金属層）の厚さを決定することができる。また、成膜の回数を少なくすることができるので、製造時間を短縮することができる。
【００８４】
また、図１、図２に示した本実施形態の波長選択フィルタ素子１の構成以外にも、図５に示すように、非金属層３を構成する第１の非金属材質の周囲（側面、上面）を第２の非金属材質で埋めるような構成にしてもよい。この場合の中間層４は、非金属層３を構成する第２の非金属材質と同じ材料によって構成される。
【００８５】
更に、図６に示すように、非金属層３を構成する第１の非金属材質の周囲（側面、上面）を第２の非金属材質で埋めた構成において、中間層４の上部に金属層５と同じ周期で形成された直線状の突起部を有する上部中間層４ａを一体に設けるような構成にしてもよい。この場合の中間層４と上部中間層４ａは、非金属層３を構成する第２の非金属材質と同じ材料によって構成される。
【００８６】
また、図７に示すように、非金属層３を構成する第１の非金属材質の周囲（側面、上面）を第２の非金属材質で埋め、同じ材質で金属層５と同一平面までを埋めるような構成にしてもよい。この場合の中間層４は、非金属層３を構成する第２の非金属材質と同じ材料によって構成される。
【００８７】
更に、図８に示すように、非金属層３を構成する第１の非金属材質の周囲（側面、上面）を第２の非金属材質で埋めた構成において、金属層５の周期を非金属層３の周期と異なるようにしてよい（図では、金属層５側の周期を小さくしている）。また、金属層５と非金属層３の周期が同じ場合であって、位相や幅が異なるようにしてもよい。
【００８８】
また、図９に示すように、金属層５と非金属層３の周期構造の配列の方向が異なっていてもよい（図では、金属層５の向きを非金属層３に対して９０度ずらしている（金属層５を非金属層３に対して直交するように配置している））。
【実施例】
【００８９】
次に、本発明の波長選択フィルタ素子の偏光選択性と波長選択性を評価するために、以下に示すような実施例１、２、３の波長選択フィルタ素子について、RCWA（厳密結合波解析）法による電磁波解析シュミレーションソフト（「Diffract MOD」； R Soft社）を用いて、反射特性、透過特性、吸収特性の評価を行った。
〈実施例１〉【００９０】
図１０に示す実施例１の波長選択フィルタ素子３０は、透光性を有するガラス基板２上に、入射光Ｌの波長と同程度以下の周期（ピッチ）Ｐで周期的に配置された直線状の非金属層３と、各非金属層３の間及び各非金属層３の先端側全体を覆いその上部に非金属層３と同じ周期（ピッチ）Ｐで周期的に形成された直線状の上部中間層４ａが一体に形成された非金属材質からなる中間層４と、上部中間層４ａ上に非金属層３と同じ周期（ピッチ）Ｐで周期的に配置された直線状の金属層５とが積層されるようにして構成されている。【００９１】
なお、実施例１における入射光Ｌは、ガラス基板２の下方から垂直に入射し、電場の振動方向は、直線状の非金属層３（金属層５）と平行な偏光がＴＥ偏光、直線状の非金属層３（金属層５）と直交する偏光がＴＭ偏光である。【００９２】
非金属層３は、半導体（厚さ：２００ｎｍ、屈折率：３．０）で形成されている。中間層４は、誘電体（屈折率：１．４）で形成されており、各非金属層３の上面に位置する中間部の厚さは２００ｎｍで、その上の直線状の突起部の厚さは１００ｎｍである。金属層５は、アルミニウム（厚さ：１００ｎｍ）で形成されている。【００９３】
実施例１の波長選択フィルタ素子３０を緑色フィルタとして構成する場合は、非金属層３、金属層５の周期（ピッチ）Ｐを３１０ｎｍ、幅Ｗを１５５ｎｍ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）を０．５に設定した。【００９４】
また、実施例１の波長選択フィルタ素子３０を赤色フィルタとして構成する場合は、非金属層３、金属層５の周期（ピッチ）Ｐを２４０ｎｍ、幅Ｗを１２０ｎｍ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）を０．５に設定した。【００９５】
図１１Ａは、実施例１の波長選択フィルタ素子３０を緑色フィルタとして構成したときの、偏光方向がＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図、図１１Ｂは、偏光方向がＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図である。なお、図１１Ａ，図１１Ｂにおいて、ａは反射特性、ｂは透過特性、ｃは吸収特性である。【００９６】
図１２Ａは、実施例１の波長選択フィルタ素子３０を赤色フィルタとして構成したときの、偏光方向がＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図、図１２Ｂは、偏光方向がＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図である。なお、図１２Ａ，図１２Ｂにおいて、ａは反射特性、ｂは透過特性、ｃは吸収特性である。
〈実施例２〉【００９７】
図１３に示す実施例２の波長選択フィルタ素子３０ａは、透光性を有するガラス基板２上に、入射光Ｌの波長と同程度以下の周期（ピッチ）Ｐで周期的に配置された直線状の、非金属層３、非金属材質からなる中間層４、金属層５とが、基板２側から順に積層されるようにして構成されている。【００９８】
なお、実施例２における入射光Ｌは、基板面に対して上方から垂直に入射し、電場の振動方向は、直線状の金属層５（非金属層３、中間層４）と平行な偏光がＴＥ偏光、直線状の金属層５（非金属層３、中間層４）と直交する偏光がＴＭ偏光である。【００９９】
非金属層３は、誘電体（厚さ：２００ｎｍ、屈折率：２．５）で形成されている。中間層４は、誘電体（厚さ：１００ｎｍ、屈折率：１．４）で形成されている。金属層５は、アルミニウム（厚さ：１００ｎｍ）で形成されている。【０１００】
実施例２の波長選択フィルタ素子３０ａを青色フィルタとして構成する場合は、非金属層３、中間層４、金属層５の周期（ピッチ）Ｐを３２０ｎｍ、幅Ｗを２２４ｎｍ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）を０．７に設定した。【０１０１】
また、実施例２の波長選択フィルタ素子３０ａを緑色フィルタとして構成する場合は、非金属層３、中間層４、金属層５の周期（ピッチ）Ｐを４００ｎｍ、幅Ｗを２８０ｎｍ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）を０．７に設定した。【０１０２】
図１４Ａは、実施例２の波長選択フィルタ素子３０ａを青色フィルタとして構成したときの、偏光方向がＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図、図１４Ｂは、偏光方向がＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図である。なお、図１４Ａ，図１４Ｂにおいて、ａは反射特性、ｂは透過特性、ｃは吸収特性である。【０１０３】
図１５Ａは、実施例１の波長選択フィルタ素子３０ａを緑色フィルタとして構成したときの、偏光方向がＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図、図１５Ｂは、偏光方向がＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図である。なお、図１５Ａ，図１５Ｂにおいて、ａは反射特性、ｂは透過特性、ｃは吸収特性である。
〈実施例３〉【０１０４】
図１６に示す実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂは、透光性を有するガラス基板２上に、入射光Ｌの波長と同程度以下の周期（ピッチ）Ｐで周期的に配置された直線状の、非金属層３、非金属材質からなる中間層４、金属層５が、基板２側から順に積層されるようにして構成されている。【０１０５】
なお、実施例３における入射光Ｌは、基板面に対して上方から垂直に入射し、電場の振動方向は、直線状の金属層５（非金属層３、中間層４）と平行な偏光がＴＥ偏光、直線状の金属層５（非金属層３、中間層４）と直交する偏光がＴＭ偏光である。【０１０６】
非金属層３は、酸化チタン（厚さ：２５０ｎｍ、屈折率：２．２〜２．５）で形成されている。中間層４は、ＳｉＯ２（厚さ：１５０ｎｍ、屈折率：１．５）で形成されている。金属層５は、アルミニウム（厚さ：１００ｎｍ）で形成されている。【０１０７】
実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂを青色フィルタとして構成する場合は、非金属層３、中間層４、金属層５の周期（ピッチ）Ｐを３００ｎｍ、幅Ｗを２１０ｎｍ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）を０．７に設定した。【０１０８】
また、実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂを緑色フィルタとして構成する場合は、非金属層３、中間層４、金属層５の周期（ピッチ）Ｐを３８０ｎｍ、幅Ｗを２６６ｎｍ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）を０．７に設定した。【０１０９】
更に、実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂを赤色フィルタとして構成する場合は、非金属層３、中間層４、金属層５の周期（ピッチ）Ｐを５００ｎｍ、幅Ｗを３５０ｎｍ、デューティー比（幅Ｗ／周期Ｐ）を０．７に設定した。【０１１０】
図１７Ａは、実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂを青色フィルタとして構成したときの、偏光方向がＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図、図１７Ｂは、偏光方向がＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図である。【０１１１】
図１８Ａは、実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂを緑色フィルタとして構成したときの、偏光方向がＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図、図１８Ｂは、偏光方向がＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図である。【０１１２】
図１９Ａは、実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂを赤色フィルタとして構成したときの、偏光方向がＴＭ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性、吸収特性）を示す図、図１９Ｂは、偏光方向がＴＥ偏光の場合の特性（反射特性、透過特性）を示す図である。【０１１３】
このように、実施例１、２、３の波長選択フィルタ素子３０、３０ａ、３０ｂによれば、波長選択性と偏光選択性の両方を有するように構成することができ、かつ吸収も小さくすることができる。これにより、ＴＥ偏光とＴＭ偏光のうちの一方の偏光に対しては可視光領域全体で反射させ、他方の偏光に対しては特定の波長域の光のみを透過させて、他の波長域の光を反射させるができるので、光の利用効率をより高めることができる。【０１１４】
図２０は、本発明の波長選択フィルタ素子を、画像表示装置としての液晶表示装置に配置されているカラーフィルタに適用した一例を示す概略断面図である。【０１１５】
（液晶表示装置の構成）
図２０に示した透過型の液晶表示装置４０は、背面側（図の上側）のカラーフィルタ基板４１と表面側（図の下側）のアレイ基板４２との間に、複数のスペーサ４３によって一定の隙間を保持するようにして液晶層４４が設けられている。【０１１６】
カラーフィルタ基板４１は、液晶層４４側から順に配向膜４５、対向電極（透明電極）４６、平坦化層４７、カラーフィルタ４８、ガラス基板４９が配置されている。Ｒ(赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラーフィルタ４８の隣接するカラーフィルタのない領域には、光を遮蔽するためのブラックマトリックス（ＢＭ）５０が設けられている。カラーフィルタ基板４１のガラス基板４９側には、ＬＥＤや冷陰極管等のバックライト５１が配置されている。【０１１７】
Ｒ(赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラーフィルタ４８としては、例えば、図１６に示した実施例３の波長選択フィルタ素子３０ｂを用いることができる。この場合、Ｒ(赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラーフィルタ４８は、それぞれ図１９Ａ，図１９Ｂ、図１８Ａ，図１８Ｂ、図１７Ａ，図１７Ｂに示した特性を有している。【０１１８】
アレイ基板４２は、液晶層４４側から順に配向膜５２、平坦化層５３、画素電極（透明電極）５４、ガラス基板５５、偏光板（偏光フィルタ）５６が配置されている。【０１１９】
このように、この液晶表示装置４０の各カラーフィルタ４８に、例えば、図１６に示した実施例３の波長選択性と偏光選択性を有する波長選択フィルタ素子３０ｂ用いることにより、ＴＥ偏光とＴＭ偏光のうちの一方の偏光に対しては可視光領域全体で反射させ、他方の偏光に対しては特定の波長域の光のみを透過させて、他の波長域の光を反射させることが可能となるので、従来のようにバックライト５１と各カラーフィルタ４８との間に配置していた偏光フィルム（偏光フィルタ）が不要となる。【０１２０】
よって、バックライト５１から出射した光のうち各カラーフィルタ（Ｒ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルタ）４８を透過しない光を効率よく反射して、バックライト５１側に戻した後に、バックライト５１から各カラーフィルタ４８側に再入射させる動作を繰り返すことで、光の利用効率を高めることができ、より明るい画像を表示することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の波長選択フィルタ素子は上記したカラーフィルタ以外にも、例えば、光計測装置や光分析装置なども用いることができる。
【関連出願の相互参照】
【０１２２】
本願は、２０１１年２月１日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−０１９６５８号に基づく優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１、３０、３０ａ、３０ｂ        波長選択フィルタ素子
２        基板
３        非金属層
４        中間層
５        金属層
４０      液晶表示装置
４４      液晶層
４８      カラーフィルタ
５１      バックライト
【図１】
2012105555.tif 000003
【図２】
2012105555.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012105555.tif 000009
【図８】
2012105555.tif 000010
【図９】
2012105555.tif 000011
【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
2012105555.tif 000020
【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
2012105555.tif 000033
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
2012105555.tif 000037
2012105555.tif 000038
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