(57)【要約】【課題】            二つのプレートを独立に設計可能な構造性の２軸位相差素子およびその製造方法を提供すること。【解決手段】        対象の影響により生じた位相差が小さくなるように補正するための位相差素子であって、第１層11と、第１層11より屈折率が低い第２層12とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層したＣプレート部１と、一方向に延在する凸部21を使用帯域の光の波長より短い周期で形成された凹凸構造からなるＡプレート部２と、を備える。【選択図】          図１
2020144291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の影響により生じた位相差が小さくなるように補正するための位相差素子であって、
第１層と、前記第１層より屈折率が低い第２層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層したＣプレート部と、
一方向に延在する凸部を使用帯域の光の波長より短い周期で形成された凹凸構造からなるＡプレート部と、
を具備することを特徴とする位相差素子。
【請求項２】
前記凸部は、第３層と、前記第３層より屈折率が低い第４層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層したものであることを特徴とする請求項１記載の位相差素子。
【請求項３】
前記第１層のうちの最表面側の層の厚さは、その他の層の厚さの０．４倍以上０．７倍以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の位相差素子。
【請求項４】
前記凸部のピッチＰに対する幅Ｄは０．３倍以上０．７倍以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の位相差素子。
【請求項５】
前記Ａプレート部と前記Ｃプレート部の間に、一部が前記凹凸構造の凹部に露出するストップ層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の位相差素子。
【請求項６】
前記第１層と前記第３層は同一の材料からなり、前記第２層と前記第４層は同一の材料からなることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の位相差素子。
【請求項７】
前記Ａプレート部の凹凸構造の凹部は、凸部とは異なる屈折率の材料が充填されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の位相差素子。
【請求項８】
対象の影響により生じた位相差が小さくなるように補正するための位相差素子の製造方法であって、
Ｃプレート部として、第１層と、前記第１層より屈折率が低い第２層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層し、更に当該Ｃプレート部上にＡプレート層を形成する成膜工程と、
一方向に延在する凸部を使用帯域の光の波長より短い周期で配列した凹凸構造のレジストパターンを前記Ａプレート層上に形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンを用いて前記Ａプレート層をエッチングし、一方向に延在する凸部を使用帯域の光の波長より短い周期で配列した凹凸構造からなるＡプレート部を形成するエッチング工程と、
を有することを特徴とする位相差素子製造方法。
【請求項９】
前記成膜工程は、前記Ａプレート層として、第３層と、前記第３層より屈折率が低い第４層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層するものであることを特徴とする請求項８記載の位相差素子製造方法。
【請求項１０】
前記成膜工程は、前記Ａプレート層と前記Ｃプレート部の間に前記Ａプレート層よりエッチングレートの低いストップ層を形成するものであることを特徴とする請求項８又は９記載の位相差素子製造方法。
【請求項１１】
前記成膜工程は、前記第１層のうちの最表面側の層の厚さを、その他の層の厚さの０．４倍以上０．７倍以下に形成するものであることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の位相差素子製造方法。
【請求項１２】
前記レジストパターン形成工程は、前記レジストパターンの前記凸部のピッチに対する幅が０．３倍以上０．７倍以下となるように形成するものであることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の位相差素子製造方法。
【請求項１３】
前記成膜工程は、前記第１層と前記第３層を同一の材料とし、前記第２層と前記第４層を同一の材料とするものであることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の位相差素子製造方法。
【請求項１４】
前記Ａプレート部の凹凸構造の凹部に、前記凸部とは異なる屈折率の材料を充填する充填工程を有することを特徴とする請求項８ないし１３のいずれかに記載の位相差素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイ等に使用される構造性の２軸位相差素子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、薄型・軽量、低消費電力化が可能という特長があり、電卓や電子辞書、テレビ、デジタルカメラのディスプレイ、カーナビゲーションシステムのモニタ、携帯電話やコンピュータのモニタ、プロジェクタの表示素子など、様々な電子機器のディスプレイとして用いられている。
【０００３】
ここで液晶ディスプレイは、液晶層の動作モードの違いによりいくつかの種類に分類することができる。例えば、ＴＮ液晶、ＶＡ液晶、ＩＰＳ液晶、ＯＣＢ液晶などが知られている。これらの液晶ディスプレイのうち、何れの動作モードのものが用いられるかは、電子機器の使用環境や必要とする性能に応じて選択される。
【０００４】
これらの液晶ディスプレイはクロスニコルに配置した一対の偏光版の間に液晶を配置し透明電極に印加する電界で液晶の配向を制御する。液晶が位相差に影響を与えない方向に並んだ場合、光をシャットしディスプレイは黒表示となる。また、液晶が位相差を与える方向に並んだ場合、光を透過しディスプレイは白表示になる。しかし、実際の系では黒表示のときでも液晶材料の屈折率の異方性の影響で、実際は光の位相が影響を受けて漏れ光が生じる。特に偏光版の吸収軸から４５°の方位で視野角を傾けていくと位相の変化が大きくなり、黒表示を維持できなくなる。
【０００５】
このような液晶の複屈折の影響により生じた位相差を補正して改善するために複屈折性を有する位相差素子を用いて、液晶層を斜めに通過する光の位相差を補償することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによって広い視野角範囲でディスプレイの黒表示を保つことができる。
【０００６】
位相差素子としては延伸した樹脂が広く用いられているが高密度の光が集中するプロジェクタや高温や低温の過酷な環境で使用する車載のヘッドマウントディスプレイなどでは無機材料を用いた位相差素子が望ましい。
【０００７】
無機の位相差素子としては複屈折性をもった結晶を用いた位相差素子、Ｔａ２Ｏ５の斜め蒸着で形成した配向した多結晶膜を用いた位相差素子、さらに波長よりも短い周期で加工した構造性の位相差素子がある。
【０００８】
このなかでも構造性の位相差素子は、加工パターンのサイズによって光学特性が決定され、位相差補償に要求される所望の光学特性を容易にシミュレーションによって設計できることから、複数のディスプレイの機種に対して柔軟に対応できるというメリットがある。
【０００９】
構造性の位相差素子としては、互いに垂直なＸ、Ｙ、Ｚ方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとすると、負のＣプレート（ｎｚ＜ｎｘ＝ｎｙ）として、屈折率の異なる膜を積層する技術が報告されている（例えば、特許文献２参照）
また、Ａプレート（ｎｘ＞ｎｙ）としては、誘電体に一次元の格子構造を取った位相差素子が報告されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【００１０】
これらは、誘電体基板上に波長より小さい凹凸のラインアンドスペースを形成し面内の屈折率を変化させ位相差素子を形成したものである。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１４５２６８号公報
【特許文献２】米国特許５１９６９５３
【特許文献３】特許第２９７３２５４号
【特許文献４】特許第４１２５１１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、ＴＮ液晶の場合、暗時には液晶の中央部では分子は垂直で屈折率はＺ方向のｎｚが面方向の屈折率ｎｘ、ｎｙより大きく正のＣプレート（ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙ）となっているため、これを補正するには負のＣプレート（ｎｚ＜ｎｘ＝ｎｙ）が必要となる。また、電極付近の液晶分子は寝ており面内でｘ方向とｙ方向で複屈折を示すため、これを補正するにはこれと補完的なＡプレートが必要となる。
【００１３】
また、ＶＡ液晶の場合、暗時には液晶の分子は垂直に配置しＺ方向の屈折率が大きい正のＣプレート（ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙ）であるため、これを補正するためには縦方向の屈折率が低い負のＣプレート（ｎｚ＜ｎｘ＝ｎｙ）が必要となる。また、場合によっては偏光板の入射角による偏光軸のずれを補償するＡプレートも必要となる。
【００１４】
したがって、ＣプレートとＡプレートの二つのプレートを独立に設計できれば、多くの液晶ディスプレイに対応できる高い自由度を有し、位相差を最適に補正可能な位相差素子を実現できる。
【００１５】
そこで、本発明では、二つのプレートを独立に設計可能な構造性の２軸位相差素子およびその製造方法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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の位相差素子は、対象の影響により生じた位相差が小さくなるように補正するためのものであって、第１層と、前記第１層より屈折率が低い第２層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層したＣプレート部と、一方向に延在する凸部を使用帯域の光の波長より短い周期で形成された凹凸構造からなるＡプレート部と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記凸部は、第３層と、前記第３層より屈折率が低い第４層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層したものであってもよい。
【００１８】
また、前記第１層のうちの最表面側の層の厚さは、その他の層の厚さの０．４倍以上０．７倍以下である方が好ましい。
【００１９】
また、前記凸部のピッチＰに対する幅Ｄは０．３倍以上０．７倍以下である方が好ましい。
【００２０】
また、前記Ａプレート部と前記Ｃプレート部の間に、一部が前記凹凸構造の凹部に露出するストップ層が形成されていてもよい。
【００２１】
また、前記第１層と前記第３層は同一の材料からなり、前記第２層と前記第４層は同一の材料からなってもよい。
【００２２】
また、前記Ａプレート部の凹凸構造の凹部は、凸部とは異なる屈折率の材料が充填されていてもよい。
【００２３】
また、本発明の位相差素子製造方法は、対象の影響により生じた位相差が小さくなるように補正するための位相差素子の製造方法であって、Ｃプレート部として、第１層と、前記第１層より屈折率が低い第２層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層し、更に当該Ｃプレート部上にＡプレート層を形成する成膜工程と、一方向に延在する凸部を使用帯域の光の波長より短い周期で配列した凹凸構造のレジストパターンを前記Ａプレート層上に形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンを用いて前記Ａプレート層をエッチングし、一方向に延在する凸部を使用帯域の光の波長より短い周期で配列した凹凸構造からなるＡプレート部を形成するエッチング工程と、を有することを特徴とする。
【００２４】
この場合、前記成膜工程は、前記Ａプレート層として、第３層と、前記第３層より屈折率が低い第４層とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層するものであっても良い。
【００２５】
また、前記成膜工程は、前記Ａプレート層と前記Ｃプレート部の間に前記Ａプレート層よりエッチングレートの低いストップ層を形成するものであっても良い。
【００２６】
また、前記成膜工程は、前記第１層のうちの最表面側の層の厚さを、その他の層の厚さの０．４倍以上０．７倍以下に形成するものである方が好ましい。
【００２７】
また、前記レジストパターン形成工程は、前記レジストパターンの前記凸部のピッチＰに対する幅Ｄが０．３倍以上０．７倍以下となるように形成する方が好ましい。
【００２８】
また、前記成膜工程は、前記第１層と前記第３層を同一の材料とし、前記第２層と前記第４層を同一の材料とするものであっても良い。
【００２９】
また、前記Ａプレート部の凹凸構造の凹部に、前記凸部とは異なる屈折率の材料を充填する充填工程を有していてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の２軸位相差素子は、２軸の位相差素子を同一表面に形成することでさまざまな液晶ディスプレイの位相補償を高精度に実現し、さらに部品点数を減らし、装置の小型化、低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の位相差素子を示す斜視図である。
【図２】本発明の位相差素子を示す断面図である。
【図３】本発明の別の位相差素子を示す断面図である。
【図４】ストップ層を有する本発明の位相差素子を示す断面図である。
【図５】本発明の位相差素子製造方法を説明する斜視図である。
【図６】ガラス基板に接着した本発明の位相差素子を示す断面図である。
【図７】シミュレーション１のＡプレートの構造を示す断面図である。
【図８】本発明の位相差素子のフィルファクターＦＡｄに対する入射光の波長とリタデーションの関係を示すグラフである。
【図９】シミュレーション２の位相差素子の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の位相差素子のピッチＰＣｄに対する入射光の波長と回折効率の関係を示すグラフである。
【図１１】シミュレーション３のＣプレート部の構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の位相差素子の第１層の最表面側の層の厚さｘを変えた時の入射光の波長と透過率の関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の位相差素子の実施例１を示す断面図である。
【図１４】本発明の位相差素子の実施例２を示す断面図である。
【図１５】本発明の位相差素子へ照射する光の入射角度を変えた時の入射光の方位角とリタデーションの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の位相差素子について、図１を用いて説明する。本発明の位相差素子は、対象の影響により生じた位相差が小さくなるように補正するためのもので、Ｃプレート部１と当該Ｃプレート部１上に形成されたＡプレート部２で主に構成される。なお、本明細書中で、Ｃプレート部１とＡプレート部２の境界面に対して平行で互いに垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とし、境界面に垂直な方向をＺ方向とする。また、本発明の位相差素子のＣプレート部１のＸ、Ｙ、Ｚ方向の屈折率をそれぞれｎｘＣ、ｎｙＣ、ｎｚＣ、Ａプレート部２のＸ、Ｙ、Ｚ方向の屈折率をそれぞれｎｘＡ、ｎｙＡ、ｎｚＡとする。また、本発明の位相差素子が位相差を補正する対象のＸ、Ｙ、Ｚ方向の屈折率をそれぞれｎｘＯ、ｎｙＯ、ｎｚＯとする。
【００３３】
ここで、対象とは例えば液晶のような光学素子であって、複屈折の影響により位相差が生じるものを指す。
【００３４】
Ｃプレート部１は、対象の影響により生じたＸ方向（又はＹ方向）に対するＺ方向の位相差が小さくなるように補正するためのものである。例えば、当該対象が正のＣプレート（ｎｚＯ＞ｎｘＯ＝ｎｙＯ）である場合には、Ｃプレート部１を、そのＸ方向およびＹ方向に対するＺ方向の位相差が小さくなるように補正できる負のＣプレート（ｎｚＣ＜ｎｘＣ＝ｎｙＣ）とすれば良い。
【００３５】
Ｃプレート部１を負のＣプレートとするためには、第１層11と、第１層11より屈折率が低い第２層12とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層すれば良い。
【００３６】
第１層11は、第２層12と交互に積層される層であり、第２層12より屈折率が高ければどのような材料を用いてもよいが、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などが挙げられる。
【００３７】
第２層12は、第１層11と交互に積層される層であり、第１層11より屈折率が低ければどのような材料を用いてもよいが、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）やフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）などが挙げられる。
【００３８】
もちろん、第１層11と第２層12の材料の組み合わせはどのようなものでもよく、所望の位相差素子の性能に合わせて決定すればよい。
【００３９】
また、図２に示すように、第１層11と第２層12は、その周期（第１層11の膜厚ｄ１と第２層12の膜厚ｄ２の合計）をＰＣｄ、入射光の波長をλ、Ｃプレート部１の平均屈折率をｎＣとすると、ＰＣｄ＜λ／ｎＣ、好ましくはＰＣｄ＜λ／２ｎＣ、更に好ましくはＰＣｄ＜λ／２．８ｎＣを満たすように積層すればよい。例えば、第１層11と第２層12の組み合わせがＴｉＯ２とＳｉＯ２であり、入射光が可視光の場合、ＰＣｄは１００ｎｍ以下が好ましい。
【００４０】
Ａプレート部２は、対象の影響により生じたＺ方向に対するＸ方向（又はＹ方向）の位相差が小さくなるように補正するためのものである。例えば、当該対象が正のＡプレート（ｎｘＯ＞ｎｙＯ＝ｎｚＯ）である場合には、Ａプレート部２を、そのＺ方向に対するＸ方向（又はＹ方向）の位相差が小さくなるように補正できる負のＡプレート（ｎｘＡ＜ｎｙＡ＝ｎｚＡ）とすれば良い。また、位相差を補正する対象が負のＡプレート（ｎｙＯ＜ｎｘＯ＝ｎｚＯ）である場合には、Ａプレート部２を、そのＺ方向に対するＸ方向（又はＹ方向）の位相差が小さくなるように補正できる正のＡプレート（ｎｘＡ＞ｎｙＡ＝ｎｚＡ）とすれば良い。なお、位相差は２ｎπ（ｎは整数）で０になるため、Ａプレート部２は、対象のＺ方向に対するＸ方向（又はＹ方向）の位相差が２ｎπに近づくように補正するものであっても良い。したがって、Ａプレート部２は、位相差を補正する対象が正のＡプレートである場合にそのＺ方向に対するＸ方向（又はＹ方向）の位相差が２ｎπに近づくように補正する正のＡプレートであっても良いし、逆に、当該対象が負のＡプレートである場合にそのＺ方向に対するＸ方向（又はＹ方向）の位相差が２ｎπに近づくように補正する負のＡプレートであっても良い。
【００４１】
Ａプレート部２を負のＡプレートとするためには、図１に示すように、一方向に延在する凸部21を使用帯域の光の波長より短い周期で形成された凹凸構造とすれば良い。
【００４２】
Ａプレート部２の凸部21は凹部22と異なる屈折率の材料であればどのような材料を用いてもよく、例えばＳｉＯ２やＭｇＦ２、ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５などが挙げられる。
【００４３】
また、Ａプレート部２の凹凸構造は、図２に示すように、その周期（凸部21の幅ｗ１と凹部22の幅ｗ２の合計）をＰＡｗ、入射光の光をλ、凹凸構造の平均屈折率をｎＡｗとすると、ＰＡｗ＜λ／ｎＡｗ、好ましくは、ＰＡｗ＜λ／２ｎＡｗ、更に好ましくはＰＡｗ＜λ／２．８ｎＡｗを満たすように形成すれば良い。例えば、凸部21がＳｉＯ２、凹部22が空気であり、入射光が可視光の場合、ＰＡｗは２００ｎｍ以下が好ましい。
【００４４】
また、リタデーションを大きくするためには、ピッチＰＡｗに対する幅ｗ１の比であるフィルファクターＦＡｄは０．３以上０．７以下が良く、好ましくは０．４以上０．６以下が良い。
【００４５】
また、Ａプレート部２を正のＡプレートとするためには、上述した負のＡプレートと同一の条件の他に、図３に示すように、凸部21を、第３層23と、当該第３層23より屈折率が低い第４層24とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層する必要がある。
【００４６】
第３層23は、第４層24と交互に積層される層であり、第４層24より屈折率が高ければどのような材料を用いてもよいが、例えば、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＮなどが挙げられる。
【００４７】
第４層24は、第３層23と交互に積層される層であり、第３層23より屈折率が低ければどのような材料を用いてもよいが、例えば、ＳｉＯ２やＭｇＦ２などが挙げられる。
【００４８】
もちろん、第３層23と第４層24の材料の組み合わせはどのようなものでもよく、所望の位相差素子の性能に合わせて決定すればよい。
【００４９】
また、図３に示すように、第３層23と第４層24は、その周期（第３層23の膜厚ｄ３と第４層24の膜厚ｄ４の合計）をＰＡｄ、入射光の波長をλ、第３層23と第４層24の平均屈折率をｎＡｄとすると、ＰＡｄ＜λ／ｎＡｄ、好ましくはＰＡｄ＜λ／２ｎＡｄ、更に好ましくはＰＡｄ＜λ／２．８ｎＡｄを満たすように積層すればよい。例えば、第３層23と第４層24の組み合わせがＴｉＯ２とＳｉＯ２であり、入射光が可視光の場合、ＰＡｄは１００ｎｍ以下が好ましい。
【００５０】
また、凸部21の第３層23と第４層24は、その周期（第１層11の膜厚ｄ１と第２層12の膜厚ｄ２の合計）をＰＣｄ、入射光の波長をλ、Ｃプレート部１の平均屈折率をｎＣとすると、ＰＣｄ＜λ／ｎＣ、好ましくはＰＣｄ＜λ／２ｎＣ、更に好ましくはＰＣｄ＜λ／２．８ｎＣを満たすように積層すればよい。例えば、第１層11と第２層12の組み合わせがＴｉＯ２とＳｉＯ２であり、入射光が可視光の場合、ＰＣは１００ｎｍ以下が好ましい。
【００５１】
また、Ｃプレートにおける反射を抑えるためには、図４に示すように、第１層11のうちのＣプレート部１の最表面側の層111（最上層および最下層の２層）の厚さｘは、第１層11の他の層の厚さｙの０．４倍以上０．７倍以下とするのが好ましい。
【００５２】
また、図４に示すように、Ａプレート部２とＣプレート部１の間には、一部が凹凸構造の凹部22に露出するストップ層３が形成されていてもよい。これはＡプレートを加工する際に、高さを均一にするために、ドライエッチングのストッパーとして、凹凸構造の形状が均一なＡプレート部２を形成するためである。ストップ層３の材料としては、Ａプレート部２よりエッチングレートが低ければどんなものでも良いが、例えば、Ａプレート部２の材料がＳｉＯ２である場合はＡｌ２Ｏ３等を用いればよい。
【００５３】
また、第１層11と第３層23は同一の材料であってもよく、第２層12と第４層24は同一の材料であってもよい。
【００５４】
また、上記説明では、Ａプレート部２の凹凸構造の凹部22は空隙となっており当該空隙には空気が充満していることを想定しているが、当該凹部22は、図５（ｄ）に示すように、凸部21とは屈折率の異なる別の材料29が充填されているものであっても良い。これにより、Ａプレート部の凹凸構造を補強できる点でメリットがある。また、図５（ｄ）のように、当該材料29で凸部21の上部側を覆う保護膜とすることも可能である。更に、図６に示すように、当該材料29として光学接着剤を用い、本発明の位相差素子をガラス基板９等に接着することも可能である。この場合、凸部21と材料29の屈折率に差をつける必要がある。光学接着剤の屈折率は約１．５であるため、当該屈折率と差をつけるには、凸部21に屈折率が２以上の光屈折率材料を用いることが好ましい。
【００５５】
次に、本発明の位相差素子製造方法を、図５を用いて説明する。本発明の位相差素子製造方法は、成膜工程と、レジストパターン形成工程と、エッチング工程と、を有する
【００５６】
成膜工程とは、図５（ａ）に示すように、Ｃプレート部１として、第１層11と、第１層11より屈折率が低い第２層12とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層し、更に当該Ｃプレート部１上にＡプレート層４を形成するものである。
【００５７】
ここで、位相差素子のＡプレート部２を負のＡプレートとする場合には、成膜工程で、Ａプレート層４として、単一の材料を成膜すればよい。また、位相差素子のＡプレート部２を正のＡプレートとする場合には、成膜工程で、Ａプレート層４として、第３層23と、第３層23より屈折率が低い第４層24とを使用帯域の光の波長より短い周期で積層すればよい。
【００５８】
また、成膜工程は、Ａプレート部２を加工する際に、高さを均一にするために、Ａプレート層４とＣプレート部１の間にＡプレート層４よりエッチングレートの低いストップ層３を形成してもよい。
【００５９】
また、位相差素子の反射率を小さくするために、成膜工程は、第１層11のうちの最表面側の層111（最上層および最下層の２層）の厚さを、その他の層の厚さの０．４倍以上０．７倍以下に形成する方が好ましい。
【００６０】
また、成膜工程では、前記第１層11と前記第３層23を同一の材料とし、前記第２層12と前記第４層24を同一の材料としてもよい。
【００６１】
成膜工程において、Ｃプレート部１の第１層11と第２層12およびＡプレート層４の形成はどのような方法で行ってもよく、例えば、公知の成膜技術を用いればよい。
【００６２】
レジストパターン形成工程とは、図５（ｂ）に示すように、一方向に延在する凸51部を使用帯域の光の波長より短い周期で配列した凹凸構造のレジストパターン５をＡプレート層４上に形成するものである。レジストパターン５の形成はどのような方法で行っても良いが、例えば、Ａプレート層４上にレジスト膜を形成し、当該レジスト膜にインプリント法やフォトリソグラフィーを用いてレジストパターン５を形成すればよい。
【００６３】
また、レジストパターン形成工程は、レジストパターン５の凸部51のピッチに対する幅（Ｆｉｌｌ  Ｆａｃｔｏｒ）は０．３倍以上０．７倍以下となるように形成する方が好ましい。
【００６４】
また、エッチング工程とは、図５（ｃ）に示すように、レジストパターン５を用いてＡプレート層４をエッチングし、一方向に延在する凸部21を使用帯域の光の波長より短い周期で配列した凹凸構造からなるＡプレート部２を形成するための工程である。エッチングは所望の形状にエッチングできればどのような方法でもよいが、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で行えばよい。
【００６５】
また、本発明の位相差素子製造方法は、Ａプレート部２の凹凸構造の凹部22に、凸部21とは異なる屈折率の材料29を充填する充填工程を有していてもよい。当該充填はどのよう方法でもよく、例えばＣＶＤ等の公知の技術を用いればよい。
【００６６】
◎シミュレーション
次に、シミュレーションを用いて、本発明の位相差素子の光学特性を計算した。シミュレーションには、シノプシス社（synopsys, Inc）製のソフトDiffractMODを用いた。
【００６７】
［シミュレーション１］
位相差素子のＡプレート部２における凹凸構造のフィルファクターＦＡｄ（ピッチＰＡｗと、凸部21の幅ｗ１の比）のリタデーションへの影響についてシミュレーションした。位相差素子のＡプレート部２としては、図７に示すように、凸部21をＳｉＯ２（屈折率：１．４５）、凹部22を空気（屈折率：1.0）とするラインアンドスペース状の凹凸構造（モデル１）を想定した。
【００６８】
フィルファクターＦＡｄに対する入射光の波長とリタデーションの関係を図８に示す。図８に示すように、フィルファクターＦＡｄが０．３以上０．７以下、特に０．４以上０．６以下のときにリタデーションが大きいことがわかった。また、フィルファクターＦＡｄが０．４以上０．６以下の間であれば、フィルファクターＦＡｄに誤差が生じても、リタデーションの変動が小さいことがわかった。
【００６９】
［シミュレーション２］
Ｃプレート部１の第１層11と第２層12のピッチＰＣｄの回折への影響についてシミュレーションした。Ｃプレート部１としては、図９に示すように、第１層11をＴｉＯ２（屈折率：２．３）、第２層12をＳｉＯ２（屈折率：１．４５）とした。また、第１層11と第２層12の膜厚の比は１：１とし、ピッチＰＣｄを（ａ）６０ｎｍ、（ｂ）８０ｎｍ、（ｃ）１００ｎｍとした。また、第１層11の最表面側の層の厚さは、どちらも１３ｎｍとした。Ａプレート部２としては、凸部21の幅を５６ｎｍ、高さを６０ｎｍ、ピッチを１４０ｎｍとした。
【００７０】
ピッチＰＣｄに対する入射光の波長と回折効率の関係を図１０に示す。図１０（ａ）に示すようにピッチＰＣｄが小さいと回折の影響は小さいが、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、ピッチＰＣｄが大きくなると短波長側で回折の影響が大きくなり、入射光の透過が阻害されることが分かる。
【００７１】
［シミュレーション３］
Ｃプレート部１の第１層11のうち最表面側の層111の厚さの透過率への影響についてシミュレーションした。Ｃプレート部１は、図１１に示すように、第１層11をＴｉＯ２（屈折率：２．３）、第２層12をＳｉＯ２（屈折率：１．４５）とした。また、最表面側を除く第１層11の膜厚を27ｎｍ、第２層12の膜厚を27ｎｍとした。
【００７２】
第１層11の最表面側の層111の厚さｘを変えた時の入射光の波長と透過率の関係を図１２に示す。第１層の最表面側以外の層と最表面側の層の厚さの比をＴＲＡとすると、図１２に示すように、ＴＲＡ（＝ｘ／２７）が０．４０以上０．７４以下のときに透過率が高く、反射率が低いことがわかる。
【００７３】
[実施例１]
次に、本発明の位相差素子の実施例を図１３に示す。当該位相差素子は、Ｃプレート部１の第１層11としてＴｉＯ２を、第２層12としてＳｉＯ２を用いている。第１層11と第２層12の周期は５４ｎｍであり、第１層11と第２層12の膜厚は同じ２７ｎｍとした。ただし、最表面側の層は、第１層11を１３ｎｍ、第２層を４１ｎｍとした。また、Ａプレート部２はＳｉＯ２を用い、凸部21の高さを１４０ｎｍ、幅を１２０ｎｍ、凹凸構造のピッチを２００ｎｍとした。また、ストップ層３としてはＡｌ２Ｏ３を用い、当該膜厚は１０ｎｍとした。このように構成された位相差素子は、Ｚ方向のリタデーション（Ｒｔｈ）が５０ｎｍ、ｘ方向のリタデーション（Ｒｅ）が１０ｎｍであった。
【００７４】
[実施例２]
また、本発明の別の位相差素子の実施例を図１４に示す。本発明の位相差素子を図６に示すように光学接着剤でガラスに接着した場合の構造である。当該位相差素子は、Ｃプレート部１の第１層11としてＴｉＯ２を、第２層12としてＳｉＯ２を用いている。第１層11と第２層12の周期は５４ｎｍであり、第１層11と第２層12の膜厚は同じ２７ｎｍとした。ただし、最表面側の層は、第１層11を２１ｎｍ、第２層を３３ｎｍとした。また、Ａプレート部２はＳｉＯ２を用い、凸部21の高さを６０ｎｍ、幅を５６ｎｍ、凹凸構造のピッチを１４０ｎｍとした。また、光学接着剤は、屈折率が１．５のものを用いた。
【００７５】
入射光の入射角度を変えた時の入射光の方位角とリタデーションの関係を図１５に示す。図１５において、入射角度が０度のときは、位相差素子のＡプレート部のリタデーションのみが現れる。また、入射角度が大きくなるにつれてＣプレート部の影響が現れ、入射光の方位角によってリタデーションが変化する。この位相変化が、液晶の透過による位相変化と同じで正負が逆であれば、位相の補正ができ、高視野角の画像を実現できる。
【符号の説明】
【００７６】
１  Ｃプレート部
２  Ａプレート部
３  ストップ層
４  Ａプレート層
５  レジストパターン
11  第１層
12  第２層
21  凸部
22  凹部
23  第３層
24  第４層
29  材料
111  第１層11のうちの最表面側の層
【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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