(57)【要約】【課題】基板上の位置によってレジストの残膜の厚さがばらついた場合でも、適正な偏光特性を有する偏光素子を基板の広い範囲から得ることができる偏光素子の製造方法を提供すること。【解決手段】偏光素子の製造工程では、金属膜４０、およびハードマスク用の無機材料膜６０を順に成膜した後、ナノインプリントを利用してレジストマスク７を形成する。次に、エッチングを行って金属膜４０を複数の金属部４１にパターニングする。レジストマスク７では、隣り合う凸部７１により挟まれた凹部７２の底部にレジストマスク７を残す。凹部７２の底部に残るレジストマスク７の残膜７５の厚さｔ（ｎｍ）の最大値と最小値との差Δｔ（ｎｍ）を金属部４１のピッチＰ（ｎｍ）で割ったΔｔ／Ｐ（％）を１３．４％以下とする。【選択図】図５
2020118743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性の金属部が並列した偏光素子の製造方法において、
基板の一方面に光反射性の金属膜、およびハードマスク用の無機材料膜を順に成膜する成膜工程と、
前記無機材料膜上にレジストを塗布した後、前記レジストに対してナノインプリント用の型材を押圧して、前記金属部のピッチに対応するピッチで並列した複数の凸部を前記レジストに形成し、しかる後に前記レジストを硬化させてレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、
前記レジストマスクを形成した状態でエッチングを行って前記無機材料膜をパターニングするとともに、前記金属膜を前記金属部にパターニングするエッチング工程と、
前記基板を複数の偏光素子に分割する分割工程と、
を有し、
前記レジストマスク形成工程では、前記複数の凸部のうち、隣り合う凸部の間の凹部の底部に前記レジストを残し、
前記凹部の底部に残る前記レジストの厚さをｔ（ｎｍ）とし、前記厚さｔの最大値と最小値との差をΔｔ（ｎｍ）とし、前記ピッチをＰ（ｎｍ）としたとき、Δｔ／Ｐ（％）が１３．４％以下であることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光素子の製造方法において、
電場の振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光に対する前記偏光素子の透過率の比であるコントラスト比ＣＲが１００以上であることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の偏光素子の製造方法において、
Δｔ／Ｐは、９．３％以下であることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の偏光素子の製造方法において、
電場の振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光に対する前記偏光素子の透過率の比であるコントラスト比ＣＲが５００以上であることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項５】
光反射性の金属部が並列した偏光素子の製造方法において、
基板の一方面に光反射性の金属膜、およびハードマスク用の無機材料膜を順に成膜する成膜工程と、
前記無機材料膜上にレジストを塗布した後、前記レジストに対してナノインプリント用の型材を押圧して、前記金属部のピッチに対応するピッチで並列した複数の凸部を前記レジストに形成し、しかる後に前記レジストを硬化させてレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、
前記レジストマスクを形成した状態でエッチングを行って前記無機材料膜をパターニングするとともに、前記金属膜を前記金属部にパターニングするエッチング工程と、
前記基板を複数の偏光素子に分割する分割工程と、
を有し、
前記レジストマスク形成工程では、前記複数の凸部のうち、隣り合う凸部の間の凹部の底部に前記レジストを残し、
前記凹部の底部に残る前記レジストマスクの厚さをｔ（ｎｍ）とし、前記厚さｔの最大値と最小値との差をΔｔ（ｎｍ）とし、前記ピッチをＰ（ｎｍ）としたとき、ピッチＰ（ｎｍ）および差Δｔが以下の条件式
Δｔ  ≦  （０．１３７５×Ｐ＋０．５３３３）
を満たすことを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の偏光素子の製造方法において、
電場の振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光に対する前記偏光素子の透過率の比であるコントラスト比ＣＲが１００以上であることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の偏光素子の製造方法において、
ピッチＰ（ｎｍ）および差Δｔが以下の条件式
Δｔ  ≦  （０．０９×Ｐ＋０．６）
を満たすことを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の偏光素子の製造方法において、
電場の振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光に対する前記偏光素子の透過率の比であるコントラスト比ＣＲが５００以上であることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８までの何れか一項に記載の偏光素子の製造方法において、
前記差Δｔは、前記基板のうち、前記偏光素子が複数、得られる有効領域内の複数個所で前記凹部の底部に残る前記レジストマスクの厚さｔを計測した際の最大値と最小値との差であることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の偏光素子の製造方法において、
前記複数個所は、少なくとも、前記有効領域内の中央部分、および前記中央部分から第１方向の一方側に離間する前記有効領域の第１端部を含むことを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の偏光素子の製造方法において、
前記第１方向に対して直交する方向を第２方向としたとき、
前記複数個所は、少なくとも、前記中央部分、前記第１端部、前記中央部分から前記第１方向の他方側に離間する前記有効領域の第２端部、前記中央部分から前記第２方向の一方側に離間する前記有効領域の第３端部、および前記中央部分から前記第２方向の他方側に離間する前記有効領域の第４端部を含むことを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の偏光素子の製造方法において、
前記複数個所は、さらに、前記中央部分と前記第１端部との間で前記中央部分および前記第１端部から１ｃｍ以上離間する第１中間位置、前記中央部分と前記第２端部との間で前記中央部分および前記第２端部から１ｃｍ以上離間する第２中間位置、前記中央部分と前記第３端部との間で前記中央部分および前記第３端部から１ｃｍ以上離間する第３中間位置、および前記中央部分と前記第４端部との間で前記中央部分および前記第４端部から１ｃｍ以上離間する第４中間位置を含むことを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の偏光素子の製造方法において、
前記第１方向および第２方向に対して交差する２つの方向のうちの一方を第３方向とし、他方を第４方向としたとき、
前記複数個所は、さらに、前記中央部分から前記第３方向の一方側に離間する前記有効領域の第５端部、前記中央部分から前記第３方向の他方側に離間する前記有効領域の第６端部、前記中央部分から前記第４方向の一方側に離間する前記有効領域の第７端部、前記中央部分から前記第４方向の他方側に離間する前記有効領域の第８端部を含むことを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の偏光素子の製造方法において、
前記有効領域のうち、前記基板が各々、得られる複数の領域の各々で前記レジストマスクの厚さｔを計測することを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項９から１４までの何れか一項に記載の偏光素子の製造方法において、
前記レジストマスクの厚さｔを集束イオンビーム走査電子顕微鏡により計測することを特徴とする偏光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光反射性の金属部が並列した偏光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機材料からなる偏光素子は耐熱性が低いことから、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部が並列したワイヤーグリッド偏光素子が提案されている。ワイヤーグリッド偏光素子の製造方法として、基板上に金属膜を形成した後、直接ｅビームリソグラフィを用いてレジストマスクを形成し、次に、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によって金属膜をパターニングする方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、金属細線のピッチに対する金属細線の幅によって偏光特性が変化することが記載されている。
【０００３】
また、ワイヤーグリッド偏光素子の製造方法として、基板上に金属膜を形成した後、塗布した光硬化性のレジストに対して型材の凹凸を転写してレジストマスクを形成するナノインプリント法が提案されている（特許文献２参照）。かかる方法によれば、特許文献１に記載の技術より、レジストマスクを効率よく形成することができる。また、特許文献２には、レジストに含まれる成分の揮発を抑制する環境下で転写工程を行うことにより、レジストに凹凸を転写した後、隣り合う凸部によって挟まれた凹部の底部に残るレジストマスクの厚さ（残膜の厚さ）を薄くする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０２７０８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４９８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者は、ナノインプリント法を利用した偏光素子の製造方法において、ワイヤーグリッド偏光素子より大きいマザー基板の状態で金属細線を形成した後、マザー基板を分割して複数のワイヤーグリッド偏光素子を製造する方法を検討しており、その検討の過程で、マザー基板上の位置によって、型材の転写圧のばらつき等の影響でレジストの残膜の厚さにばらつきが発生するという知見を得た。かかるばらつきが発生した場合、最も厚い残膜に合せてエッチング量を設定することになる結果、残膜が薄い領域から得られるワイヤーグリッド偏光素子では、金属細線の幅が狭くなり、光学特性が劣化する。このため、マザー基板上の位置によって残膜の厚さがばらついた場合、適正な偏光特性を有する偏光素子をマザー基板の広い範囲から得ることができないという課題がある。一方、特許文献２に記載の方法では、多大なコストをかけて、レジストに含まれる成分の揮発を抑制する特殊な環境を準備した場合でも、残膜の厚さばらつきの影響を解消することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、光反射性の金属部が並列した偏光素子の製造方法において、基板の一方面に光反射性の金属膜、およびハードマスク用の無機材料膜を順に成膜する成膜工程と、前記無機材料膜上にレジストを塗布した後、前記レジストに対してナノインプリント用の型材を押圧して、前記金属部のピッチに対応するピッチで並列した複数の凸部を前記レジストに形成し、しかる後に前記レジストを硬化させてレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、前記レジストマスクを形成した状態でエッチングを行って前記無機材料膜をパターニングするとともに、前記金属膜を前記金属部にパターニングするエッチング工程と、前記基板を複数の偏光素子に分割する分割工程と、を有し、前記レジストマスク形成工程では、前記複数の凸部のうち、隣り合う凸部の間の凹部の底部に前記レジストを残し、前記凹部の底部に残る前記レジストの厚さをｔ（ｎｍ）とし、前記厚さｔの最大値と最小値との差をΔｔ（ｎｍ）とし、前記ピッチをＰ（ｎｍ）としたとき、Δｔ／Ｐ（％）が１３．４％以下であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の別態様は、光反射性の金属部が並列した偏光素子の製造方法において、基板の一方面に光反射性の金属膜、およびハードマスク用の無機材料膜を順に成膜する成膜工程と、前記無機材料膜上にレジストを塗布した後、前記レジストに対してナノインプリント用の型材を押圧して、前記金属部のピッチに対応するピッチで並列した複数の凸部を前記レジストに形成し、しかる後に前記レジストを硬化させてレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、前記レジストマスクを形成した状態でエッチングを行って前記無機材料膜をパターニングするとともに、前記金属膜を前記金属部にパターニングするエッチング工程と、前記基板を複数の偏光素子に分割する分割工程と、を有し、前記レジストマスク形成工程では、前記複数の凸部のうち、隣り合う凸部の間の凹部の底部に前記レジストを残し、前記凹部の底部に残る前記レジストマスクの厚さをｔ（ｎｍ）とし、前記厚さｔの最大値と最小値との差をΔｔ（ｎｍ）とし、前記ピッチをＰ（ｎｍ）としたとき、ピッチＰ（ｎｍ）および差Δｔが以下の条件式
Δｔ  ≦  （０．１３７５×Ｐ＋０．５３３３）
を満たすことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した偏光素子の説明図。
【図２】図１に示す偏光素子の断面図。
【図３】図１に示す偏光素子の製造方法に用いたマザー基板の説明図。
【図４】図１に示す偏光素子の製造工程のうち、成膜工程およびレジストマスク形成工程を示す工程断面図。
【図５】図１に示す偏光素子の製造工程のうち、エッチング工程を示す工程断面図。
【図６】図５に示す残膜の厚さの差と金属部の幅との関係を示す説明図。
【図７】金属部のピッチを１４０ｎｍにした場合における金属部の幅と偏光特性との関係を示す説明図。
【図８】金属部のピッチを１４０ｎｍとした場合における残膜のばらつきと偏光特性との関係を示す説明図。
【図９】金属部のピッチを１２０ｎｍにした場合における金属部の幅と偏光特性との関係を示す説明図。
【図１０】金属部のピッチを１２０ｎｍとした場合における残膜のばらつきと偏光特性との関係を示す説明図。
【図１１】金属部のピッチを１００ｎｍにした場合における金属部の幅と偏光特性との関係を示す説明図。
【図１２】金属部のピッチを１００ｎｍとした場合における残膜のばらつきと偏光特性との関係を示す説明図。
【図１３】コントラストを１００とする場合のピッチと残膜の厚さの差等との関係を示すグラフ。
【図１４】コントラストを５００とする場合のピッチと残膜の厚さの差等との関係を示すグラフ。
【図１５】レジストマスクの厚さの計測方法を示す説明図。
【図１６】残膜の厚さの計測個所の第１例を示す説明図。
【図１７】残膜の厚さの計測個所の第２例を示す説明図。
【図１８】残膜の厚さの計測個所の第３例を示す説明図。
【図１９】残膜の厚さの計測個所の第４例を示す説明図。
【図２０】残膜の厚さの計測個所の第５例を示す説明図。
【図２１】本発明に係る偏光素子を備えた表示装置の構成例１の説明図。
【図２２】本発明に係る偏光素子を備えた表示装置の構成例２の説明図。
【図２３】本発明に係る偏光素子を備えた表示装置の構成例３の説明図。
【図２４】本発明に係る偏光素子を備えた表示装置の構成例４の説明図。
【図２５】本発明に係る偏光素子を備えた表示装置の構成例５の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、以下の説明では、ワイヤーグリッド４（金属部４１）が延在している方向をＹ方向とし、金属部４１が並列している方向をＸ方向としてある。
【００１０】
また、ワイヤーグリッド４の金属部４１の幅Ｗ４１等を説明する際、ワイヤーグリッド４の金属部４１の幅Ｗ４１が、厚さ方向で相違している場合、金属部４１の厚さ方向の中央における幅を金属部４１の幅Ｗ４１とする。
【００１１】
［偏光素子１の構成］
図１は、本発明を適用した偏光素子１の説明図である。図２は、図１に示す偏光素子１の断面図である。図１および図２に示す偏光素子１は、透光性の基板２と、基板２の一方面２ａに形成された金属製のワイヤーグリッド４とを有している。偏光素子１は、反射型のワイヤーグリッド偏光素子であり、ワイヤーグリッド４は、互いに並列する複数の光反射性の金属部４１からなる。本実施形態において、複数の金属部４１は等ピッチで平行に延在している。
【００１２】
基板２としては、ガラス基板、石英基板、水晶基板等の透光性基板が用いられている。基板２は、例えば１辺が約２０ｍｍから３０ｍｍの四角形状を有しており、厚さは０．５ｍｍから０．８ｍｍである。金属部４１の太さおよびスペース（金属部４１の間隔）は、例えば４００ｎｍ以下である。本実施形態において、金属部４１の太さおよびスペースは各々、例えば２０ｎｍから３００ｎｍであり、金属部４１の厚さは、１５０ｎｍから４００ｎｍである。ワイヤーグリッド４（金属部４１）は、アルミニウム、銀、銅、白金、金、またはそれらを主成分とする合金である。本実施形態では、可視光波長領域においてワイヤーグリッド４での吸収損失を小さく抑えるという観点から、アルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金、銀、または銀を主成分とする合金からなる。
【００１３】
このように構成した偏光素子１において、金属部４１のピッチが入射光の波長よりも十分短ければ、入射光のうち、金属部４１の長手方向に直交する電場ベクトルを有する成分である第１偏光成分の光は透過し、金属部４１の長手方向と平行な電場ベクトルを有する成分である第２偏光成分の光は反射される。以下、第１偏光成分に対応する第１直線偏光をｐ偏光とし、第２偏光成分に対応する第２直線偏光をｓ偏光として説明する。
【００１４】
［偏光素子１の製造方法］
図３は、図１に示す偏光素子１の製造方法に用いたマザー基板２０の説明図である。図４は、図１に示す偏光素子１の製造工程のうち、成膜工程およびレジストマスク形成工程を示す工程断面図である。図５は、図１に示す偏光素子１の製造工程のうち、エッチング工程を示す工程断面図である。なお、図４および図５には、図３に示すマザー基板２０の中央領域（例えば、図３に示す領域２０１）を左側（ａ）に示し、マザー基板２０の周辺領域（例えば、図３に示す領域２０２）を右側（ｂ）に示してある。
【００１５】
図１に示す偏光素子１を製造するにあたって、本形態では、少なくとも、図１に示すワイヤーグリッド４を形成するまでは、図３に示す基板（マザー基板２０）を用い、ワイヤーグリッド４を形成した後、マザー基板２０を分割して複数の偏光素子１を得る。マザー基板２０は、実線Ｌ１１で示す基板２を多数取りできる大型基板であり、シリコンウェハーと同様、円板状である。例えば、マザー基板２０は、８インチの円板状である。マザー基板２０において、複数の基板２が切り出される領域（一点鎖線Ｌｙで囲んだ領域）が有効領域２０ｙであり、それ以外の領域は、分割工程で除去される無効領域２０ｚ（除材領域／一点鎖線Ｌｙで囲んだ領域の外側）である。
【００１６】
図３に示すマザー基板２０にワイヤーグリッド４を形成するにあたっては、まず、図４に示す成膜工程ＳＴ１において、金属膜４０、およびハードマスク用の無機材料膜６０を順に成膜する。本形態において、金属膜４０は、厚さが２４０ｎｍのアルミニウム膜である。ハードマスク用の無機材料膜６０は、厚さが１００ｎｍのシリコン酸化膜である。
【００１７】
次に、図４に示すレジストマスク形成工程ＳＴ２によってレジストマスク７を形成する。レジストマスク形成工程ＳＴ２では、レジスト塗布工程ＳＴ２１において、マザー基板２０の一方面２０ａに対して、無機材料膜６０上にレジスト７０を塗布し、次に、転写工程ＳＴ２２では、レジスト７０に対してナノインプリント用の型材８を押圧して、複数の金属部４１のピッチと同一のピッチで平行に並列した複数の凸部７１をレジスト７０に転写する。次に、離型工程ＳＴ２３において、型材８をレジスト７０から引き離す。レジスト７０の硬化は、転写工程ＳＴ２２を行った後、離型工程ＳＴ２３を行う前に行う。また、レジスト７０の硬化は、離型工程ＳＴ２３の後に行ってもよい。本形態では、レジスト７０は、ＵＶ硬化性のレジストが用いられている。従って、紫外線透過性を有する型材８を用いれば、離型工程ＳＴ２３を行う前に、型材８に対してレジスト７０とは反対側からレジスト７０に紫外線ＵＶを照射し、レジスト７０を硬化させることができる。また、離型工程ＳＴ２３を行った後、マザー基板２０とは反対側からレジスト７０に紫外線ＵＶを照射し、レジスト７０を硬化させてもよい。
【００１８】
本形態では、レジストマスク７を形成する際、隣り合う凸部７１の間の凹部７２の底部にレジストマスク７（残膜７５）を残す。従って、凸部７１を構成するレジスト７０が、凹部７２の底部を構成するレジスト７０を介して繋がっている。このため、型材８をレジスト７０に押圧してレジスト７０に凸部７１を転写した後、型材８を離す際に、凸部７１を構成するレジスト層が剥がれるという事態が発生しにくい。
【００１９】
次に、図５に示すエッチング工程ＳＴ３では、レジストマスク７を形成した状態でエッチングを行い、金属膜４０をレジストマスク７のパターン形状に対応する形状にパターニングしてワイヤーグリッド４を形成する。エッチング工程ＳＴ３では、まず、フッ素および酸素を含むエッチングガスを用いた第１異方性ドライエッチングを行った後、塩素を含むエッチングガスを用いた第２異方性ドライエッチングを行う。
【００２０】
第１異方性ドライエッチングでは、レジストマスク７および無機材料膜６０がエッチングされ、無機材料膜６０は、レジストマスク７のパターン形状に対応する形状のハードマスク６にパターニングされる。第２異方性ドライエッチングでは、金属膜４０がエッチングされ、金属膜４０は、ハードマスク６のパターン形状（レジストマスク７のパターン形状）に対応する形状の金属部４１がパターニングされる。
【００２１】
次に、フッ素を含むエッチングガスを用いた第３異方性ドライエッチングを行って、金属部４１上に残るハードマスク６を除去する。その間に、マザー基板２０の一方面２０ａでは、金属部４１に挟まれた部分が、例えば、７０ｎｍの深さにエッチングされる。しかる後には、マザー基板２０を分割して複数の偏光素子１を得る。
【００２２】
［残膜７５についての検討結果］
（残膜７５の厚さｔのばらつきと金属部４１の幅Ｗ４１）
図５には、レジストマスク７の最大厚さが１５０ｎｍであって、レジストマスク７における凸部７１の幅ＷＬが４０ｎｍで、凹部７２の幅ＷＳが１００ｎｍの場合（金属部４１のピッチＰが１４０ｎｍ）を例示してある。レジストマスク７では、図３に示すマザー基板２０の中央の領域２０１と周辺の領域２０２とにおいて、凸部７１の幅ＷＬ、凹部７２の幅ＷＳ、および金属部４１のピッチＰが等しい。
【００２３】
しかしながら、凹部７２の底部にレジストマスク７（残膜７５）を残した場合、マザー基板２０上の位置によって、残膜７５の厚さがばらつくことがある。例えば、マザー基板２０の中央の領域２０１では、残膜７５の厚さｔが３０ｎｍであるのに対し、マザー基板２０の周辺の領域２０２では、残膜７５の厚さｔが２０ｎｍとなる場合があり、残膜７５の厚さｔの最大値と最小値との差Δｔが１０ｎｍとなる。この場合、エッチング工程ＳＴ３を行ってハードマスク６を形成する際に、周辺の領域２０２では、中央の領域２０１より、残膜７５が除去されるタイミングが早い。また、エッチング時間は、厚い方の残膜７５の厚さに応じて設定される。
【００２４】
このため、ハードマスク６では、周辺の領域２０２においてレジストマスク７と重なる線状部分６１の幅Ｗ６１が、中央の領域２０１においてレジストマスク７と重なる線状部分６１の幅Ｗ６１より狭くなる。言い換えれば、周辺の領域２０２において線状部分６１により挟まれたスペース６２の幅Ｗ６２が、中央の領域２０１において線状部分６１により挟まれたスペース６２の幅Ｗ６２より広くなる。例えば、中央の領域２０１では、線状部分６１の幅Ｗ６１が３９ｎｍであるのに対して、周辺の領域２０２では、線状部分６１の幅Ｗ６１が２９ｎｍとなる。言い換えれば、周辺の領域２０２では、スペース６２の幅Ｗ６２が１１１ｎｍであるのに対して、中央の領域２０１では、スペース６２の幅Ｗ６２が１０１ｎｍとなる。
【００２５】
それ故、金属膜４０に対するエッチングが終了した時点で、周辺の領域２０２の金属部４１の幅ＷＬ４１が、中央の領域２０１の金属部４１の幅ＷＬ４１より狭くなる。言い換えれば、周辺の領域２０２において金属部４１により挟まれたスペース４２の幅Ｗ４２が、中央の領域２０１において金属部４１により挟まれたスペース４２の幅Ｗ４２より広くなる。例えば、中央の領域２０１の金属部４１の幅ＷＬ４１が３８ｎｍとなるのに対して、周辺の領域２０２の金属部４１の幅ＷＬ４１が２８ｎｍとなる。言い換えれば、中央の領域２０１では、隣り合う金属部４１よって挟まれたスペース４２の幅ＷＳ４２が１０２ｎｍであるのに対して、周辺の領域２０２では、隣り合う金属部４１よって挟まれたスペース４２の幅ＷＳ４２が１１２ｎｍとなる。
【００２６】
このように、残膜７５が薄い方では、ハードマスク６の線状部分６１の幅Ｗ６１が狭くなるため、ワイヤーグリッド４では、金属部４１の幅ＷＬ４１が狭くなる。従って、マザー基板２０の中央の領域２０１から分割された偏光素子１と、マザー基板２０の周辺の領域２０２から分割された偏光素子１とでは、金属部４１の幅Ｗ４１が相違することになる。例えば、マザー基板２０の周辺の領域２０２から分割された偏光素子１は、中央の領域２０１から分割された偏光素子１より、金属部４１の幅Ｗ４１が狭くなる。その結果、中央の領域２０１から得られた偏光素子１と、周辺の領域２０２から得られた偏光素子１とにおいて、光学特性に差が発生する。
【００２７】
（残膜７５の厚さｔの差Δｔと金属部４１の幅Ｗ４１との関係）
図６は、図５に示す残膜７５の厚さｔの差Δｔと金属部４１の幅Ｗ４１との関係を示す説明図であり、残膜７５の厚さｔが厚い領域２０１で金属部４１の幅Ｗ４１が３８ｎｍとなるようにエッチング時間等を設定した場合において、残膜７５の厚さｔの差Δｔと薄い領域２０２での金属部４１の幅Ｗ４１との関係を示してある。
【００２８】
図６に示すように、残膜７５の厚さｔの最大値と最小値との差Δｔを５ｎｍから３０ｎｍまで変化させた条件下で、残膜７５の厚さｔが厚い中央の領域２０１で金属部４１の幅Ｗ４１が３８ｎｍとなるように条件を設定した場合、残膜７５の厚さｔの差Δｔが大きくなる程、残膜７５の厚さｔが薄い周辺の領域２０２では、金属部４１の幅Ｗ４１が３３ｎｍから８ｎｍまで狭くなっていく。また、領域２０１と領域２０２とにおける金属部４１の幅Ｗ４１の差は、残膜７５の厚さｔの差Δｔと略等しい。かかる傾向は、ピッチＰを変えても同様である。
【００２９】
（ピッチＰが１４０ｎｍの場合の残膜７５のばらつきの上限）
図７は、金属部４１のピッチＰを１４０ｎｍとした場合における金属部４１の幅ＷＬ４１と偏光特性との関係を示す説明図である。図８は、金属部４１のピッチＰを１４０ｎｍとした場合における残膜７５のばらつき（差Δｔ）と偏光特性との関係を示す説明図であり、周辺の領域２０２から得られた偏光素子１の特性を示してある。図７および図８に示す結果を得るにあたって、金属部４１の高さを２４０ｎｍにしてある。また、以下に説明する偏光特性、およびコントラスト比ＣＲ等は、波長５００ｎｍから５９０ｎｍの光に対する平均値である。
【００３０】
まず、図７に示すように、金属部４１の幅ＷＬ４１が３８ｎｍから１８ｎｍまで狭くなると、ｐ偏光の光の透過率Ｔｐが上昇する一方、ｓ偏光の光の反射率Ｒｓは低下し、電場の振動方向が互いに直交する２つの直線偏光（ｐ偏光およびｓ偏光）の光に対する偏光素子１の透過率の比であるコントラスト比ＣＲが低下する。また、残膜７５の厚さｔのΔ差が増大する程、残膜７５の厚さｔが厚い領域２０１で金属部４１の幅Ｗ４１が３８ｎｍとなるようにエッチング時間等を設定した場合において、残膜７５の厚さｔが薄い領域２０２では、金属部４１の幅Ｗ４１が３８ｎｍより狭くなっていく。このため、図８に示すように、残膜７５の厚さｔの差Δｔが増大する程、周辺の領域２０２から得られた偏光素子１では、コントラスト比ＣＲが低下していく。
【００３１】
そこで、図７および図８に示す結果に基づいて、コントラスト比ＣＲを１００以上、あるいは５００以上確保するための条件（金属部４１の幅ＷＬ４１）を求めると、以下の結果となる。
ＣＲが１００以上（ピッチＰ＝１４０ｎｍ）
金属部４１の幅ＷＬ４１≧２０ｎｍ
ＣＲが５００以上（ピッチＰ＝１４０ｎｍ）
金属部４１の幅ＷＬ４１≧２５ｎｍ
【００３２】
また、上記の条件を実現するための残膜７５の条件（厚さｔの差Δｔ、およびΔｔ／Ｐ）は、以下の結果となる。
ＣＲが１００以上（ピッチＰ＝１４０ｎｍ）
差Δｔ≦１８．９ｎｍ
Δｔ／Ｐ≦１３．５％
ＣＲが５００以上（ピッチＰ＝１４０ｎｍ）
差Δｔ≦１３．０ｎｍ
Δｔ／Ｐ≦９．３％
【００３３】
（ピッチＰが１２０ｎｍの場合の残膜７５のばらつきの上限）
図９は、金属部４１のピッチＰを１２０ｎｍとした場合における金属部４１の幅ＷＬ４１と偏光特性との関係を示す説明図である。図１０は、金属部４１のピッチＰを１２０ｎｍとした場合における残膜７５のばらつき（差Δｔ）と偏光特性との関係を示す説明図であり、周辺の領域２０２から得られた偏光素子１の特性を示してある。なお、ピッチＰを１２０ｎｍとした場合、金属部４１の高さを２１５ｎｍとしてある。また、金属部４１の幅Ｗ４１の目標値を３４ｎｍとする。また、図５に示すレジストマスク７における凸部７１の幅ＷＬを３６ｎｍとし、マザー基板２０の中央の領域２０１では、残膜７５の厚さｔを３０ｎｍとする。
【００３４】
まず、図９に示すように、ピッチＰが１２０ｎｍの場合も、ピッチＰが１４０ｎｍの場合と同様、金属部４１の幅ＷＬ４１が３４ｎｍから１４ｎｍまで狭くなると、ｐ偏光の光の透過率Ｔｐが上昇する一方、ｓ偏光の光の反射率Ｒｓは低下し、電場の振動方向が互いに直交する２つの直線偏光（ｐ偏光およびｓ偏光）の光に対する偏光素子１の透過率の比であるコントラスト比ＣＲが低下する。また、残膜７５の厚さｔのΔ差が増大する程、残膜７５の厚さｔが厚い領域２０１で金属部４１の幅Ｗ４１が３４ｎｍとなるようにエッチング時間等を設定した場合において、残膜７５の厚さｔが薄い領域２０２では、金属部４１の幅Ｗ４１が３４ｎｍより狭くなっていく。このため、図１０に示すように、残膜７５の厚さｔの差Δｔが増大する程、周辺の領域２０２から得られた偏光素子１では、コントラスト比ＣＲが低下していく。
【００３５】
そこで、図９および図１０に示す結果に基づいて、コントラスト比ＣＲを１００以上、あるいは５００以上確保するための条件（金属部４１の幅ＷＬ４１）を求めると、以下の結果となる。
ＣＲが１００以上（ピッチＰ＝１２０ｎｍ）
金属部４１の幅ＷＬ４１≧１９ｎｍ
ＣＲが５００以上（ピッチＰ＝１２０ｎｍ）
金属部４１の幅ＷＬ４１≧２３ｎｍ
【００３６】
また、上記の条件を実現するための残膜７５の条件（厚さｔの差Δｔ、およびΔｔ／Ｐ）は、以下の結果となる。
ＣＲが１００以上（ピッチＰ＝１２０ｎｍ）
差Δｔ≦１８．８ｎｍ
Δｔ／Ｐ≦１５．７％
ＣＲが５００以上（ピッチＰ＝１２０ｎｍ）
差Δｔ≦１１．８ｎｍ
Δｔ／Ｐ≦９．８％
【００３７】
（ピッチＰが１００ｎｍの場合の残膜７５のばらつきの上限）
図１１は、金属部４１のピッチＰを１００ｎｍとした場合における金属部４１の幅ＷＬ４１と偏光特性との関係を示す説明図である。図１２は、金属部４１のピッチＰを１００ｎｍとした場合における残膜７５のばらつき（差Δｔ）と偏光特性との関係を示す説明図であり、周辺の領域２０２から得られた偏光素子１の特性を示してある。なお、ピッチＰを１００ｎｍとした場合、金属部４１の高さを１９５ｎｍとする。また、金属部４１の幅Ｗ４１の目標値を３０ｎｍとする。また、図５に示すレジストマスク７における凸部７１の幅ＷＬを３２ｎｍとし、マザー基板２０の中央の領域２０１では、残膜７５の厚さｔを３０ｎｍとする。
【００３８】
まず、図１１に示すように、ピッチＰが１００ｎｍの場合も、ピッチＰが１２０ｎｍ、１４０ｎｍの場合と同様、ｐ偏光の光の透過率Ｔｐが上昇する一方、ｓ偏光の光の反射率Ｒｓは低下し、電場の振動方向が互いに直交する２つの直線偏光（ｐ偏光およびｓ偏光）の光に対する偏光素子１の透過率の比であるコントラスト比ＣＲが低下する。また、残膜７５の厚さｔのΔ差が増大する程、残膜７５の厚さｔが厚い領域２０１で金属部４１の幅Ｗ４１が３０ｎｍとなるようにエッチング時間等を設定した場合において、残膜７５の厚さｔが薄い領域２０２では、金属部４１の幅Ｗ４１が３０ｎｍより狭くなっていく。このため、図１２に示すように、残膜７５の厚さｔの差Δｔが増大する程、周辺の領域２０２から得られた偏光素子１では、コントラスト比ＣＲが低下していく。
【００３９】
そこで、図１１および図１２に示す結果に基づいて、コントラスト比ＣＲを１００以上、あるいは５００以上確保するための条件（金属部４１の幅ＷＬ４１）を求めると、以下の結果となる。
ＣＲが１００以上（ピッチＰ＝１００ｎｍ）
金属部４１の幅ＷＬ４１≧１７ｎｍ
ＣＲが５００以上（ピッチＰ＝１００ｎｍ）
金属部４１の幅ＷＬ４１≧２１ｎｍ
【００４０】
また、上記の条件を実現するための残膜７５の条件（厚さｔの差Δｔ、およびΔｔ／Ｐ）は、以下の結果となる。
ＣＲが１００以上（ピッチＰ＝１００ｎｍ）
差Δｔ≦１３．４ｎｍ
Δｔ／Ｐ≦１３．４％
ＣＲが５００以上（ピッチＰ＝１００ｎｍ）
差Δｔ≦９．４ｎｍ
Δｔ／Ｐ≦９．４％
【００４１】
（残膜７５の厚さｔの差Δｔ等の上限）
上記の結果を図１３および図１４に纏めて示してある。図１３は、コントラスト比ＣＲを１００とする場合のピッチＰと残膜７５の厚さｔの差Δｔ等との関係を示すグラフである。図１４は、コントラスト比ＣＲを５００とする場合のピッチＰと残膜７５の厚さｔの差Δｔ等との関係を示すグラフである。
【００４２】
図１３に示すように、製造工程における条件の制御や管理等によって、以下の条件とすれば、同一のマザー基板から得られた複数の偏光素子１の各々のコントラスト比ＣＲを１００以上とすることができる。従って、マザー基板上の位置によってレジストの残膜の厚さがばらついた場合でも、適正な偏光特性を有する偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。
ピッチＰが１００ｎｍから１２０ｎｍの場合
Δｔ≦０．２７×Ｐ−１３．６
Δｔ／Ｐ≦０．１１５×Ｐ＋１．９
ピッチＰが１２０ｎｍから１４０ｎｍの場合
Δｔ≦０．００５×Ｐ＋１８．２
Δｔ／Ｐ≦−０．１１×Ｐ＋２８．９
【００４３】
また、ピッチＰが１００ｎｍから１４０ｎｍを含む広い範囲で、ピッチＰに対するマザー基板内における残膜７５の厚さｔの差Δｔの比率Δｔ／Ｐを１３．４％以下とすれば、同一のマザー基板から得られた複数の偏光素子１の各々のコントラスト比ＣＲを１００以上とすることができる。また、ピッチＰと残膜７５の厚さｔの差Δｔとの関係を最小二乗法により一次関数で表した場合、残膜７５の厚さｔの差Δｔ（ｎｍ）を（０．１３７５×Ｐ＋０．５３３３）ｎｍ以下とすれば、同一のマザー基板から得られた複数の偏光素子１の各々のコントラスト比ＣＲを１００以上とすることができる。従って、マザー基板上の位置によってレジストの残膜の厚さがばらついた場合でも、適正な偏光特性を有する偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。
【００４４】
また、図１４に示すように、製造工程における条件の制御や管理等によって、以下の条件とすれば、同一のマザー基板から得られた複数の偏光素子１の各々のコントラスト比ＣＲを５００以上とすることができる。従って、マザー基板上の位置によってレジストの残膜の厚さがばらついた場合でも、適正な偏光特性を有する偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。
ピッチＰが１００ｎｍから１２０ｎｍの場合
Δｔ≦０．１２×Ｐ−２．６
Δｔ／Ｐ≦０．０２×Ｐ＋７．４
ピッチＰが１２０ｎｍから１４０ｎｍの場合
Δｔ≦０．０６×Ｐ＋４．６
Δｔ／Ｐ≦−０．０２５×Ｐ＋１２．８
【００４５】
また、ピッチＰが１００ｎｍから１４０ｎｍを含む広い範囲で、ピッチＰに対するマザー基板内における残膜７５の厚さｔの差Δｔの比率Δｔ／Ｐを９．３％以下とすれば、同一のマザー基板から得られた複数の偏光素子１の各々のコントラスト比ＣＲを５００以上とすることができる。また、ピッチＰと残膜７５の厚さｔの差Δｔとの関係を最小二乗法により一次関数で表した場合、残膜７５の厚さｔの差Δｔ（ｎｍ）を（０．０９×Ｐ＋０．６）ｎｍ以下とすれば、同一のマザー基板から得られた複数の偏光素子１の各々のコントラスト比ＣＲを５００以上とすることができる。従って、マザー基板上の位置によってレジストの残膜の厚さがばらついた場合でも、適正な偏光特性を有する偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。
【００４６】
（偏光素子製造用基板２００）
かかる製造方法によれば、偏光素子１を製造する途中において、図４に示すレジストマスク形成工程ＳＴ２を行うと、マザー基板２０の一方面に金属膜４０、ハードマスク用の無機材料膜６０、および複数の凸部７１が並列したレジストマスク７が順に設けられた偏光素子製造用基板２００が得られる。
【００４７】
かかる偏光素子製造用基板２００において、隣り合う凸部７１により挟まれた凹部７２の底部に残るレジストマスク７の厚さｔ（残膜７５の厚さ）のマザー基板２０上における最大値と最小値との差をΔｔ（ｎｍ）とし、凸部７１のピッチをＰ（ｎｍ）としたとき、Δｔ／Ｐ（％）が１３．４％以下であれば、コントラスト比ＣＲが１００以上の偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。また、Δｔ／Ｐ（％）が９．３％以下であれば、コントラスト比ＣＲが５００以上の偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。
【００４８】
また、偏光素子製造用基板２００において、隣り合う凸部７１により挟まれた凹部７２の底部に残るレジストマスク７の厚さｔ（残膜７５の厚さ）のマザー基板２０上における最大値と最小値との差をΔｔ（ｎｍ）としたとき、凸部７１のピッチＰ（ｎｍ）および差Δｔが以下の条件式
Δｔ  ≦  （０．１３７５×Ｐ＋０．５３３３）
を満たせば、コントラスト比ＣＲが１００以上の偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。また、凸部７１のピッチＰ（ｎｍ）および差Δｔが以下の条件式
Δｔ  ≦  （０．０９×Ｐ＋０．６）
を満たせば、コントラスト比ＣＲが５００以上の偏光素子１をマザー基板の広い範囲から得ることができる。
【００４９】
（残膜７５の厚さｔの差Δｔの計測方法）
図１５は、レジストマスクの厚さｔの計測方法を示す説明図であり、集束イオンビーム走査電子顕微鏡の撮像結果を示す説明図である。なお、図１５では、撮像結果（ａ）と、撮像結果の説明図（ｂ）とを示してある。
【００５０】
本発明を適用した偏光素子１の製造方法において、凹部７２の底部に残るレジストマスク７の厚さｔ（残膜７５の厚さ）のマザー基板２０上における最大値と最小値との差Δｔ（ｎｍ）は、マザー基板２０の有効領域２０ｙ内の複数個所で凹部７２の底部に残るレジストマスクの厚さｔを計測した際の最大値と最小値との差である。本形態では、厚さｔの計測に集束イオンビーム走査電子顕微鏡を用いる。
【００５１】
集束イオンビーム走査電子顕微鏡によれば、レジストマスク７の断面が、図１５の撮像結果（ａ）に示すように撮像される。かかる撮像結果によれば、図１５の説明図（ｂ）に示すように、凹部７２の底部に残るレジストマスク７（残膜７５）の厚さｔを計測することができる。
【００５２】
（残膜７５の厚さｔの計測個所の第１例）
図１６は、残膜７５の厚さｔの計測個所の第１例を示す説明図である。本形態では、図１６に示すように、マザー基板２０の有効領域２０ｙ内の複数個所で凹部７２の底部に残るレジストマスクの厚さｔを計測するにあたって、計測する複数個所を、少なくとも、有効領域２０ｙ内の中央部分Ｃ０と、中央部分Ｃ０からマザー基板２０の面内方向の第１方向Ｄ１の一方側に離間する有効領域２０ｙの第１端部Ｃ１を含む態様とする。ナノインプリント法によれば、中央部分Ｃ０と有効領域２０ｙの端部とにおいて厚さｔのばらつきが発生しやすい一方、周方向でのばらつきが発生しにくい。従って、少なくとも、中央部分Ｃ０と第１端部Ｃ１で厚さｔを計測すれば、マザー基板２０の有効領域２０ｙ全体での厚さｔのばらつきを把握できる。
【００５３】
（残膜７５の厚さｔの計測個所の第２例）
図１７は、残膜７５の厚さｔの計測個所の第２例を示す説明図である。本形態では、図１７に示すように、マザー基板２０の有効領域２０ｙ内の複数個所で凹部７２の底部に残るレジストマスクの厚さｔを計測するにあたって、計測する複数個所を図１７に示す５個所とする。具体的には、計測する複数個所を、少なくとも、有効領域２０ｙ内の中央部分Ｃ０と、中央部分Ｃ０から第１方向Ｄ１の一方側に離間する有効領域２０ｙの第１端部Ｃ１と、中央部分Ｃ０から第１方向Ｄ１の他方側に離間する有効領域２０ｙの第２端部Ｃ２と、中央部分Ｃ０からマザー基板２０の面内方向で第１方向Ｄ１に対して直交する第２方向Ｄ２の一方側に離間する有効領域２０ｙの第３端部Ｃ３と、中央部分Ｃ０から第２方向Ｄ２の他方側に離間する有効領域２０ｙの第４端部Ｃ４とする。
【００５４】
かかる態様によれば、計測個所が少ない場合でも、マザー基板２０の有効領域２０ｙ全体での厚さｔのばらつきをより適正に把握できる。
【００５５】
（残膜７５の厚さｔの計測個所の第３例）
図１８は、残膜７５の厚さｔの計測個所の第３例を示す説明図である。本形態では、図１８に示すように、マザー基板２０の有効領域２０ｙ内の複数個所で凹部７２の底部に残るレジストマスクの厚さｔを計測するにあたって、計測する複数個所を、中央部分Ｃ０、第１端部Ｃ１、第２端部Ｃ２、第３端部Ｃ３、および第４端部Ｃ４を含む計９か所とする。より具体的には、計測する複数個所として、中央部分Ｃ０と第１端部Ｃ１との間で中央部分Ｃ０および第１端部Ｃ１から１ｃｍ以上離間する第１中間位置Ｃ５と、中央部分Ｃ０と第２端部Ｃ２との間で中央部分Ｃ０および第２端部Ｃ２から１ｃｍ以上離間する第２中間位置Ｃ６と、中央部分Ｃ０と第３端部Ｃ３との間で中央部分Ｃ０および第３端部Ｃ３から１ｃｍ以上離間する第３中間位置Ｃ７と、中央部分Ｃ０と第４端部Ｃ４との間で中央部分Ｃ０および第４端部Ｃ４から１ｃｍ以上離間する第４中間位置Ｃ８を加える。
【００５６】
かかる態様によれば、マザー基板２０の有効領域２０ｙ全体での厚さｔのばらつきをより適正に把握できる。
【００５７】
（残膜７５の厚さｔの計測個所の第４例）
図１９は、残膜７５の厚さｔの計測個所の第４例を示す説明図である。本形態では、図１９に示すように、マザー基板２０の有効領域２０ｙ内の複数個所で凹部７２の底部に残るレジストマスクの厚さｔを計測するにあたって、計測する複数個所を、中央部分Ｃ０、第１端部Ｃ１、第２端部Ｃ２、第３端部Ｃ３、および第４端部Ｃ４を含む計９か所とする。本形態では、マザー基板２０の面内方向において、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に対して交差する２つの方向のうちの一方を第３方向Ｄ３とし、他方を第４方向Ｄ４としたとき、中央部分Ｃ０から第３方向Ｄ３および第４方向Ｄ４に離間した位置も計測個所とする。より具体的には、計測する複数個所として、中央部分Ｃ０から第３方向Ｄ３の一方側に離間する有効領域２０ｙの第５端部Ｃ５０と、中央部分Ｃ０から第３方向Ｄ３の他方側に離間する有効領域２０ｙの第６端部Ｃ６０と、中央部分Ｃ０から第４方向Ｄ４の一方側に離間する有効領域２０ｙの第７端部Ｃ７０と、中央部分Ｃ０から第４方向Ｄ４の他方側に離間する有効領域２０ｙの第８端部Ｃ８０とを加える。
【００５８】
かかる態様によれば、マザー基板２０の有効領域２０ｙ全体での厚さｔのばらつきをより適正に把握できる。
【００５９】
（残膜７５の厚さｔの計測個所の第５例）
図２０は、残膜７５の厚さｔの計測個所の第５例を示す説明図である。本形態では、図２０に示すように、残膜７５の厚さｔの計測する複数個所として、マザー基板２０の有効領域２０ｙのうち、基板２（偏光素子１）が各々、得られる複数の領域の各々でレジストマスクの厚さｔを計測する。その際、基板２（偏光素子１）が各々、得られる各領域内の１個所Ｃでレジストマスクの厚さｔを計測する。かかる態様によれば、マザー基板２０の有効領域２０ｙ全体での厚さｔのばらつきをより適正に把握でき、偏光素子１の特性を確実に把握することができる。
【００６０】
［投射型表示の構成例１］
上述した実施形態に係る偏光素子１を用いた表示装置を説明する。以下に説明する表示装置のいずれにおいても、図１〜図２０を参照して説明した偏光素子１が配置される。図２１は、本発明に係る偏光素子１を備えた表示装置の構成例１の説明図であり、光源部から液晶パネルを経由して投射光学系に到る光路に、図１〜図２０を参照して説明した偏光素子１が配置される。
【００６１】
図２１に示す投射型表示装置１１０は、透過型の液晶パネルを用いた液晶プロジェクターであり、スクリーン等からなる被投射部材１１１に光を照射し、画像を表示する。かかる投射型表示装置１１０においては、以下に説明する第１偏光板１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂ、および第２偏光板１１５ｄ、１１６ｄ、１１７ｄの一方または他方に本発明を適用した偏光素子１が用いられる。
【００６２】
投射型表示装置１１０は、装置光軸Ｌ０に沿って、照明装置１６０と、照明装置１６０から出射された光が供給される複数のライトバルブ（液晶ライトバルブ１１５〜１１７）と、液晶ライトバルブ１１５〜１１７から出射された光を合成して出射するクロスダイクロイックプリズム１１９（光合成光学系）と、クロスダイクロイックプリズム１１９により合成された光を投射する投射光学系１１８とを有している。また、投射型表示装置１１０は、ダイクロイックミラー１１３、１１４、およびリレー系１２０を備えている。投射型表示装置１１０において、液晶ライトバルブ１１５〜１１７およびクロスダイクロイックプリズム１１９は、光学ユニット１５０を構成している。
【００６３】
照明装置１６０では、装置光軸Ｌ０に沿って、光源部１６１、フライアイレンズ等のレンズアレイからなる第１インテグレーターレンズ１６２、フライアイレンズ等のレンズアレイからなる第２インテグレーターレンズ１６３、偏光変換素子１６４、およびコンデンサーレンズ１６５が順に配置されている。光源部１６１は、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを含む白色光を出射する光源１６８と、リフレクター１６９とを備えている。光源１６８は超高圧水銀ランプ等により構成されており、リフレクター１６９は、放物線状の断面を有している。第１インテグレーターレンズ１６２および第２インテグレーターレンズ１６３は、光源部１６１から出射された光の照度分布を均一化する。偏光変換素子１６４は、光源部１６１から出射された光を、例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする。
【００６４】
ダイクロイックミラー１１３は、照明装置１６０から出射された光に含まれる赤色光Ｒを透過させるとともに、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを反射する。ダイクロイックミラー１１４は、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光Ｇおよび青色光Ｂのうち、青色光Ｂを透過させるとともに緑色光Ｇを反射する。このように、ダイクロイックミラー１１３、１１４は、照明装置１６０から出射された光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂに分離する色分離光学系を構成している。
【００６５】
液晶ライトバルブ１１５は、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３で反射した赤色光Ｒを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ１１５は、λ／２位相差板１１５ａ、第１偏光板１１５ｂ、液晶パネル１００Ｒ、および第２偏光板１１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１５に入射する赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、ｓ偏光のままである。
【００６６】
λ／２位相差板１１５ａは、液晶ライトバルブ１１５に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。第１偏光板１１５ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。液晶パネル１００Ｒは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。第２偏光板１１５ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１１５は、画像信号に応じて赤色光Ｒを変調し、変調した赤色光Ｒをクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて出射する。
【００６７】
液晶ライトバルブ１１６は、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイックミラー１１４で反射した緑色光Ｇを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ１１６は、液晶ライトバルブ１１５と同様に、第１偏光板１１６ｂ、液晶パネル１００Ｇ、および第２偏光板１１６ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１６に入射する緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー１１３、１１４で反射されて入射するｓ偏光である。第１偏光板１１６ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。液晶パネル１００Ｇは、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。第２偏光板１１６ｄは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１１６は、画像信号に応じて緑色光Ｇを変調し、変調した緑色光Ｇをクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて出射する。
【００６８】
液晶ライトバルブ１１７は、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光Ｂを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ１１７は、液晶ライトバルブ１１５、１１６と同様に、λ／２位相差板１１７ａ、第１偏光板１１７ｂ、液晶パネル１００Ｂ、および第２偏光板１１７ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１７に入射する青色光Ｂは、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリレー系１２０の２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、ｓ偏光となっている。
【００６９】
λ／２位相差板１１７ａは、液晶ライトバルブ１１７に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。第１偏光板１１７ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。液晶パネル１００Ｂは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。第２偏光板１１７ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１１７は、画像信号に応じて青色光Ｂを変調し、変調した青色光Ｂをクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて出射する。
【００７０】
リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂとを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光Ｂの光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。リレーレンズ１２４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光Ｂをリレーレンズ１２４ｂに向けて反射する。反射ミラー１２５ｂは、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光Ｂを液晶ライトバルブ１１７に向けて反射する。
【００７１】
クロスダイクロイックプリズム１１９は、２つのダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜１１９ａは青色光Ｂを反射して緑色光Ｇを透過する膜であり、ダイクロイック膜１１９ｂは赤色光Ｒを反射して緑色光Ｇを透過する膜である。従って、クロスダイクロイックプリズム１１９は、液晶ライトバルブ１１５〜１１７のそれぞれで変調された赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとを合成し、投射光学系１１８に向けて出射する。
【００７２】
なお、液晶ライトバルブ１１５、１１７からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｓ偏光であり、液晶ライトバルブ１１６からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｐ偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光を異なる種類の偏光としていることにより、クロスダイクロイックプリズム１１９において各液晶ライトバルブ１１５〜１１７から入射する光を合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れている。このため、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂで反射される赤色光Ｒ、および青色光Ｂをｓ偏光とし、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂを透過する緑色光Ｇをｐ偏光としている。投射光学系１１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１１９で合成された光をスクリーン等の被投射部材１１１に投射する。
【００７３】
［表示装置の構成例２］
図２２は、本発明に係る偏光素子１を備えた表示装置の構成例２の説明図であり、以下に説明するワイヤーグリッド偏光板１０３２ｒ、１０３２ｇ、１０３２ｂに本発明を適用した偏光素子１が用いられる。また、入射側偏光板１０３７ｂ、１０３７ｇ、１０３７ｒ、および出射側偏光板１０３８ｂ、１０３８ｇ、１０３８ｒの一方または双方に本発明を適用した偏光素子１を用いてもよい。
【００７４】
図２２に示す投射型表示装置１０００は、光源光を発生する光源部１０２１と、光源部１０２１から出射された光源光を赤、緑、青の３色に分離する色分離導光光学系１０２３と、色分離導光光学系１０２３から出射された各色の光源光によって照明される光変調部１０２５とを有している。また、投射型表示装置１０００は、光変調部１０２５から出射された各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム１０２７（合成光学系）と、クロスダイクロイックプリズム１０２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射光学系１０２９とを備えている。
【００７５】
かかる投射型表示装置１０００において、光源部１０２１は、光源１０２１ａと、一対のフライアイ光学系１０２１ｄ、１０２１ｅと、偏光変換部材１０２１ｇと、重畳レンズ１０２１ｉとを備えている。本形態においては、光源部１０２１は、放物面からなるリフレクター１０２１ｆを備えており、平行光を出射する。フライアイ光学系１０２１ｄ、１０２１ｅは、システム光軸と直交する面内にマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材１０２１ｇは、フライアイ光学系１０２１ｅから出射した光源光を、例えば図面に平行なｐ偏光成分のみに変換して光路下流側光学系に供給する。重畳レンズ１０２１ｉは、偏光変換部材１０２１ｇを経た光源光を全体として適宜収束させることにより、光変調部１０２５に設けた複数の液晶パネル１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を各々均一に重畳照明可能とする。
【００７６】
色分離導光光学系１０２３は、クロスダイクロイックミラー１０２３ａと、ダイクロイックミラー１０２３ｂと、反射ミラー１０２３ｊ、１０２３ｋとを備える。色分離導光光学系１０２３において、光源部１０２１からの略白色の光源光は、クロスダイクロイックミラー１０２３ａに入射する。クロスダイクロイックミラー１０２３ａを構成する一方の第１ダイクロイックミラー１０３１ａで反射された赤色（Ｒ）の光は、反射ミラー１０２３ｊで反射された後、ダイクロイックミラー１０２３ｂを透過して、入射側偏光板１０３７ｒ、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｒ、および光学補償板１０３９ｒを介して、ｐ偏光のまま、赤色（Ｒ）用の液晶パネル１００（Ｒ）に入射する。
【００７７】
また、第１ダイクロイックミラー１０３１ａで反射された緑色（Ｇ）の光は、反射ミラー１０２３ｊで反射された後、ダイクロイックミラー１０２３ｂでも反射されて、入射側偏光板１０３７ｇ、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｇ、および光学補償板１０３９ｇを介して、ｐ偏光のまま、緑色（Ｇ）用の液晶パネル１００（Ｇ）に入射する。
【００７８】
これに対して、クロスダイクロイックミラー１０２３ａを構成する他方の第２ダイクロイックミラー１０３１ｂで反射された青色（Ｂ）の光は、反射ミラー１０２３ｋで反射されて、入射側偏光板１０３７ｂ、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｂ、および光学補償板１０３９ｂを介して、ｐ偏光のまま、青色（Ｂ）用の液晶パネル１００（Ｂ）に入射する。なお、光学補償板１０３９ｒ、１０３９ｇ、１０３９ｂは、液晶パネル１００（Ｂ）への入射光および出射光の偏光状態を調整することで、液晶層の特性を光学的に補償している。
【００７９】
このように構成した投射型表示装置１０００では、光学補償板１０３９ｒ、１０３９ｇ、１０３９ｂを経て入射した３色の光は各々、各液晶パネル１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）において変調される。その際、液晶パネル１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）から出射された変調光のうち、ｓ偏光の成分光は、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｒ、１０３２ｇ、１０３２ｂで反射し、出射側偏光板１０３８ｒ、１０３８ｇ、１０３８ｂを介してクロスダイクロイックプリズム１０２７に入射する。クロスダイクロイックプリズム１０２７には、Ｘ字状に交差する第１誘電体多層膜１０２７ａおよび第２誘電体多層膜１０２７ｂが形成されており、一方の第１誘電体多層膜１０２７ａはＲ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜１０２７ｂはＢ光を反射する。従って、３色の光は、クロスダイクロイックプリズム１０２７において合成され、投射光学系１０２９に出射される。そして、投射光学系１０２９は、クロスダイクロイックプリズム１０２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（図示せず。）に投射する。
【００８０】
［表示装置の構成例３］
図２３は、本発明に係る偏光素子１を備えた表示装置の構成例３の説明図である。図２３に示す表示装置２０００は、光源部２０１１と、光源部２０１１から出射された光が入射する導光体２０１５と、導光体２０１５から出射された光を変調する液晶パネル１００と、導光体２０１５と液晶パネル１００との間に設けられた反射型の偏光素子１とを備えている。光源部２０１１、導光体２０１５および偏光素子１は照明装置２１１０を構成している。また、表示装置２０００は、液晶パネル１００に対して照明装置２１１０とは反対側に偏光素子２０１８を有している。
【００８１】
導光体２０１５は、いわゆるライトトンネルであり、出射部２１５２での光の輝度分布を均一化するため、入射部２１５１から出射部２１５２に向かって壁面２１５０が連続的に拡径した形状を有している。このため、入射部２１５１から入射した光は、導光体２０１５の壁面２１５０で反射しながら徐々に光束の角度が揃えられて、出射部２１５２に対してほぼ垂直な方向に光束が揃えられることになる。
【００８２】
本形態において、液晶パネル１０は、カラーフィルターを内蔵した透過型のカラー液晶パネルである。光源部２０１１は白色光を出射する。光源部２０１１から出射された白色光は、導光体２０１５の入射部２１５１を介して導光体２０１５の内部に入射した後、導光体２０１５の壁面２１５０で反射しながら出射部２１５２から出射される。
【００８３】
本形態において、光源部２０１１は、光源２０１２と光学素子２０１３とを備えている。光源２０１２は、例えば、第１波長の光を放出する発光ダイオード等の発光素子である。光学素子２０１３は、例えば、光源２０１２から導光体２０１５に向かって、第１機能膜、蛍光体含有部材、および第２の機能膜が順に積層された構造を有している。第１機能膜は、第１波長の光を透過させると共に、第２波長の光を反射させる。蛍光体含有部材は、第１波長の光により励起されて第２波長の光を放出する。第２機能膜は、第１波長の光を透過させると共に、第２波長の光を反射させる。従って、第１波長の光が紫外光であれば、第２波長の光は白色光とすることができる。
【００８４】
このように構成した表示装置２０００において、偏光素子１は、導光体２０１５の出射部２１５２に対向している。このため、導光体２０１５から出射される光のうち、第１偏光成分の光を透過させ、第１偏光成分の光と偏光方向が異なる第２偏光成分の光を反射するため、液晶パネル１００には、第１偏光成分の光が入射する。このため、液晶パネル１００は、第１偏光成分の光を変調し、偏光素子２０１８は、例えば、第２偏光成分の光を透過する。それ故、表示装置２０００は直視型の表示装置として、カラー画像を表示する。
【００８５】
かかる表示装置２０００および照明装置２１１０において、偏光素子１で第２偏向成分の光が反射する際、偏光方向が回転する。このため、偏光素子１で反射した第２偏向成分の光の一部が第１偏光成分の光となって、導光体２０１５の内部で反射して再び、偏光素子１に向かい、偏光素子１を透過する。従って、上記の動作を繰り返せば、導光体２０１５から出射される光の偏光方向を揃えることができる。また、偏光素子１において、以下に説明する構成を採用することにより、第１偏光成分の光に対する透過率（Ｔｐ）、および第２偏光成分の反射率（Ｒｓ）の双方を高めておけば、光の利用効率を高めることができる。
【００８６】
［表示装置の構成例４］
図２４は、本発明に係る偏光素子１を備えた表示装置の構成例４の説明図である。図２３に示す表示装置２１００は、赤色光（Ｒ）に対応する液晶パネル１００（Ｒ）、緑色光（Ｇ）に対応する液晶パネル１００（Ｇ）、および青色光（Ｂ）に対応する液晶パネル１００（Ｂ）が設けられており、液晶パネル１００（Ｒ）、１００（Ｇ）、１００（Ｂ）の各々に対し、光源部２０１１、導光体２０１５、および偏光素子１を備えた照明装置２１１０（Ｒ）、２１１０（Ｇ）、２１１０（Ｂ）が設けられている。従って、照明装置２１１０（Ｒ）は赤色光（Ｒ）を液晶パネル１００（Ｒ）に出射し、照明装置２１１０（Ｇ）は緑色光（Ｇ）を液晶パネル１００（Ｇ）に出射し、照明装置２１１０（Ｂ）は緑色光（Ｂ）を液晶パネル１００（Ｂ）に出射する。
【００８７】
液晶パネル１００（Ｒ）、１００（Ｇ）、１００（Ｂ）の各々から出射された変調光は、ダイクロイックプリズムからなる光路合成素子２１２０によって合成された後、投射光学系２１３０によって、スクリーン等の被投射部材２１４０に投射される。
【００８８】
このような構成の場合、光源２０１２自身が所定の色光を出射してもよく、この場合、光学素子２０１３は、レンズ等からなる態等であってもよい。
【００８９】
［表示装置の構成例５］
図２５は、本発明に係る偏光素子１を備えた表示装置の構成例５の説明図である。図２３に示す表示装置２０００では、液晶パネル１００が透過型であったが、図２５に示す表示装置２２００では、液晶パネル１００が反射型である。この場合、照明装置２１１０と液晶パネル１００との間に偏光素子２０１８が斜めに配置される。
【００９０】
なお、液晶パネル１００が反射型である場合に、図２４に示すように、液晶パネル１００および照明装置２１１０を色光毎に設けて投射型表示装置を構成してもよい。
【００９１】
（他の電子機器）
本発明を適用した偏光素子１を備えた電子機器は、上記実施形態の表示装置に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１…偏光素子、２…基板、４…ワイヤーグリッド、６…ハードマスク、７…レジストマスク、８…型材、２０…マザー基板（基板）、４０…金属膜、４１…金属部、４２、６２…スペース、６０…無機材料膜、６１…線状部分、７０…レジスト、７１…凸部、７２…凹部、７５…残膜、１００、１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ…液晶パネル、２００…偏光素子製造用基板、２０１…中央の領域、２０２…周辺の領域、１１０、１０００…投射型表示装置、２０００，２１００，２２００…表示装置、ＳＴ１…成膜工程、ＳＴ２…レジストマスク形成工程、ＳＴ２１…レジスト塗布工程、ＳＴ３…ドライエッチング工程、ＳＴ２２…転写工程、ＳＴ２３…離型工程、Ｃ０…中央部分、Ｃ１…第１端部、Ｃ２…第２端部、Ｃ３…第３端部、Ｃ４…第４端部、Ｃ５…第１中間位置、Ｃ６…第２中間位置、Ｃ７…第３中間位置、Ｃ８…第４中間位置、Ｃ５０…第５端部、Ｃ６０…第６端部、Ｃ７０…第７端部、Ｃ８０…第８端部。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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