(57)【要約】  Ｐ波の高い透過率や消光比と、Ｓ波の高い反射率を両立することができる光学部材およびこれを用いた光学系装置を提供することを目的とする。基材１上に、異なる材料からなる複数の層を積層した凸部２ａがラインアンドスペース状に配置されたワイヤグリッド部２を有する光学部材10であって、凸部２ａは、当該凸部２ａの頂部側又は基材側に形成され少なくともその隣接する層より反射率の高い材料からなる反射層21とその他の層22とで構成され、反射層21の厚さは、その他の層22の合計の厚さより薄く形成される。
2019009151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、異なる材料からなる複数の層を積層した凸部がラインアンドスペース状に配置されたワイヤグリッド部を有する光学部材であって、
前記凸部は、当該凸部の頂部側又は基材側に形成され少なくともその隣接する層より反射率の高い材料からなる反射層とその他の層とで構成され、
前記反射層の厚さは、前記その他の層の合計の厚さより薄いことを特徴とする光学部材。
【請求項２】
前記反射層に用いられる材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、またはそれらの合金であることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
【請求項３】
前記その他の層のいずれか１つに用いられる材料は、タンタル（Ｔａ）、ケイ素（Ｓｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、酸化ニオブ（ＮｂＯ２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、またはそれらの合金であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学部材。
【請求項４】
前記反射層の厚さは、前記その他の層のいずれか１つよりも薄い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光学部材。
【請求項５】
前記反射層は、当該反射層の位置における実行屈折率から求められる空気換算光路長が、所定波長の光を反射する方向へ強め合う厚さであ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光学部材。
【請求項６】
前記その他の層の少なくともいずれか１つは、当該その他の層の位置における実行屈折率から求められる空気換算光路長が、所定波長の光を反射する方向へ強め合う厚さであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学部材。
【請求項７】
前記反射層が形成される側に直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する位相差素子部を有す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光学部材。
【請求項８】
前記位相差素子部は、凹凸構造からなるものであることを特徴とする請求項７記載の光学部材。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれかに記載の光学部材と、
前記光学部材に対して前記反射層側から光を照射する光源と、
前記光源に対して前記光学部材とは反対側に配置され、光を前記光学部材側に反射するためのミラーと、
前記ミラーと前記光学部材の間に配置され、直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する位相差素子と、
を具備することを特徴とする光学系装置。
【請求項１０】
請求項７又は８記載の光学部材と、
前記光学部材に対して前記反射層側から光を照射する光源と、
前記光源に対して前記光学部材とは反対側に配置され、光を前記光学部材側に反射するためのミラーと、
を具備することを特徴とする光学系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材およびこれを用いた光学系装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紫外から可視、近赤外等の光の光学特性を制御するために偏光子が用いられている。例えば、ワイヤグリッド偏光子は、耐熱性、耐環境性が高い、Ｐ波の吸収がなく透過度が高い、広範囲の波長域で機能する、色度再現性が高い、薄型化が可能等の利点があり、液晶ディスプレイの偏光子、フォトリソグラフィの偏光照明、光配向用のＵＶ偏光照明などに利用されている。【０００３】
ワイヤグリッド偏光子は、ガラスや樹脂などの光を透過する基板上に金属をラインアンドスペース状に形成したものである。当該ワイヤグリッド偏光子は、ラインアンドスペースのピッチを使用する光の波長の半分以下にすることで回折を抑制すると共に、電界が金属ワイヤと垂直な光を透過し、平行な光を反射する偏光子として機能する。【０００４】
金属型ワイヤグリッド偏光子の特長としては従来のヨウ素を含浸した樹脂製の偏光子に比べて、熱や紫外線などの環境耐性にすぐれ、紫外線から赤外線まで広い波長領域で偏光子として機能すること等が挙げられる（例えば、特許文献１）。【０００５】
更に、ワイヤグリッドのような反射型偏光子は、対向するミラーとの間に位相差板を挿入することで反射波の再利用をして光の利用効率を向上させることができる。【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６８２９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような偏光子の性能としては、透過すべき偏光（ワイヤと垂直な電界の偏光。以下、Ｐ波という）の透過率、反射すべき偏光（ワイヤと平行な電界の偏光。以下、Ｓ波という）の透過率、これらの比である消光比、更にＳ波の反射率が重要である。具体的には、Ｐ波の透過率が高く、Ｓ波の透過率が低いこと（すなわち、消光比が高いこと）が望ましい。また、Ｓ波を再利用するためには、Ｓ波の反射率が高い方が望ましい。【０００８】
しかしながら、従来のワイヤグリッド偏光子に用いられている材料は、特定波長の光に対して、Ｐ波の高い透過率や消光比と、Ｓ波の高い反射率を両立することが難しかった。例えば、アルミニウム（Ａｌ）はＳ波に対し広い波長範囲で高い反射率を示すが、３００ｎｍよりも短い波長では急激に消光比が低下する。一方、金属のタンタル（Ｔａ）や半導体のケイ素（Ｓｉ）を用いたワイヤグリッド偏光子は、３００ｎｍよりも短い波長でアルミニウム（Ａｌ）よりも高い消光比を示すが、Ｓ波に対して吸収が大きく、反射率が充分に得られないという課題があった。【０００９】
そこで本発明は、Ｐ波の高い透過率や消光比と、Ｓ波の高い反射率を両立することができる光学部材およびこれを用いた光学系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】
上記目的を達成するために、本発明の光学部材は、基材上に、異なる材料からなる複数の層を積層した凸部がラインアンドスペース状に配置されたワイヤグリッド部を有するものであって、前記凸部は、当該凸部の頂部側又は基材側に形成され少なくともその隣接する層より反射率の高い材料からなる反射層とその他の層とで構成され、前記反射層の厚さは、前記その他の層の合計の厚さより薄いことを特徴とする。【００１１】
この場合、前記反射層に用いられる材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、またはそれらの合金を用いることができる。【００１２】
また、前記その他の層のいずれか１つに用いられる材料は、タンタル（Ｔａ）、ケイ素（Ｓｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、酸化ニオブ（ＮｂＯ２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、またはそれらの合金を用いることができる。【００１３】
また、前記反射層の厚さは、前記その他の層のいずれか１つよりも薄く形成しても良い。【００１４】
また、前記反射層は、当該反射層の位置における実行屈折率から求められる空気換算光路長が、所定波長の光を反射する方向へ強め合う厚さにしても良い。【００１５】
また、前記その他の層の少なくともいずれか１つは、当該その他の層の位置における実行屈折率から求められる空気換算光路長が、所定波長の光を反射する方向へ強め合う厚さにしても良い。【００１６】
また、本発明の光学系装置は、上述した本発明の光学部材と、前記光学部材に対して前記反射層側から光を照射する光源と、前記光源に対して前記光学部材とは反対側に配置され、光を前記光学部材側に反射するためのミラーと、前記ミラーと前記光学部材の間に配置され、直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する位相差素子と、を具備することを特徴とする。【００１７】
また、本発明の光学部材は、上述した光学部材に、更に、前記反射層が形成される側に直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する位相差素子部を有しても良い。この場合、前記位相差素子部は、凹凸構造からなるものとすることができる。【００１８】
当該位相差素子部を有する光学部材を用いる場合には、本発明の光学系装置は、当該光学部材と、前記光学部材に対して前記反射層側から光を照射する光源と、前記光源に対して前記光学部材とは反対側に配置され、光を前記光学部材側に反射するためのミラーと、で構成することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光学部材およびこれを用いた光学系装置は、Ｐ波の高い透過率や消光比と、Ｓ波の高い反射率を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の光学部材を示す概略断面図である。
【図２】本発明の光学部材を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の光学部材の製造方法を示す概略断面図である。
【図４】本発明の別の光学部材の製造方法を示す概略断面図である。
【図５】本発明の光学系装置を示す概略断面図である。
【図６】本発明の別の光学部材を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の更に別の光学部材の製造方法を示す概略断面図である。
【図８】本発明の別の光学系装置を示す概略断面図である。
【図９】比較例および実施例のワイヤグリッド部の構造を示す図である。
【図１０】比較例１の光学部材のＰ波およびＳ波の透過率および反射率を示すグラフである。
【図１１】比較例１の光学部材の消光比を示すグラフである。
【図１２】比較例２の光学部材のＰ波およびＳ波の透過率および反射率を示すグラフである。
【図１３】比較例２の光学部材の消光比を示すグラフである。
【図１４】実施例１の光学部材のＰ波およびＳ波の透過率および反射率を示すグラフである。
【図１５】実施例１の光学部材の消光比を示すグラフである。
【図１６】実施例２の光学部材のＰ波およびＳ波の透過率および反射率を示すグラフである。
【図１７】実施例２の光学部材の消光比を示すグラフである。
【図１８】実施例３の光学部材のＰ波およびＳ波の透過率および反射率を示すグラフである。
【図１９】実施例３の光学部材の消光比を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の光学部材10について説明する。本発明の光学部材10は、図１、図２に示すように、基材１上に、異なる材料からなる複数の層を積層した凸部２ａがラインアンドスペース状に配置されたワイヤグリッド部２を有するものであって、凸部２ａは、当該凸部２ａの頂部側又は基材側に形成され少なくともその隣接する層より反射率の高い材料からなる反射層21とその他の層22で構成される。
【００２２】
基材１は、ワイヤグリッド部２を支持すると共に、光を透過可能な誘電体からなる。誘電体としては、所望の光を透過可能なものであればどのようなものでも良いが、例えば、石英、無アルカリガラス等の無機化合物を用いることができる。また、樹脂を用いても良い。基材１の形状は、どのようなものでも良いが、例えば、図１、図２に示すように、平行な第１の面および第２の面を有する基板状に形成される。
【００２３】
ワイヤグリッド部２は、基材１上に形成される凹凸構造からなり、入射する光のＰ波を透過させＳ波を反射するものである。当該凹凸構造は、凸部２ａがラインアンドスペース状に配置される。なお、本明細書中、Ｐ波とは、凸部２ａのラインに対して垂直な電界の偏光を意味し、Ｓ波とは、当該凸部２ａのラインと平行な電界の偏光を意味する。ワイヤグリッド部２は、凹凸構造のピッチが狭いほど、アスペクト比が高いほど、広い波長域、特に短波長域に亘り高い消光比が得られる点で好ましい。例えば、光配向用のＵＶ偏光照明においては、波長２２０〜３８０ｎｍの紫外光域において良好な消光比が必要であり、凹凸構造のピッチは５０ｎｍ〜１００ｎｍ、凸部２ａの幅は１０ｍ〜５０ｎｍ、凸部２ａのアスペクト比は１以上が好ましい。また、液晶ディスプレイにおいては、波長３８０〜８００ｎｍの可視域において良好な消光比が必要であり、凹凸構造のピッチは５０ｎｍ〜３００ｎｍ、凸部２ａの幅は２５ｎｍ〜２００ｎｍ、凸部２ａのアスペクト比は１以上が好ましい。もちろん、ワイヤグリッド部２の構成は、材料や光の入射波長等により最適値が変化するものであり、本発明の技術的思想を持って設計されるものであれば、数値は上記に限定されるものではない。
【００２４】
また、凸部２ａは、異なる材料からなる複数の層を積層したもので、主にＳ波の反射を制御するための反射層21と、主にＰ波の透過率や、ワイヤグリッド部の消光比を制御するためのその他の層22で構成される。
【００２５】
反射層21は、凸部２ａの光が入射する側に形成される。具体的には、光学部材10に対して使用する光を凸部２ａの頂部側から入射させる場合には、図１（ａ）に示すように、凸部２ａの最も頂部側に反射層21が形成され、凸部２ａの基材側から入射させる場合には、図１（ｂ）に示すように、最も基材側に反射層21が形成される。これにより、入射した光のＳ波をより多く反射させることができる。なお、凸部２ａの頂部側に反射層21が形成される場合、当該反射層21の機能を阻害しない範囲で、更にその頂部がわに反射層21を保護する保護層を形成しても良い。
【００２６】
反射層21の反射率は、光学部材10に対して使用する光に対し、凸部２ａの少なくとも隣接する層より反射率の高い材料が用いられる。反射層21に用いられる当該材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、またはそれらの合金等である。
【００２７】
反射層21の厚さ（図１（ｃ）のＡ）は、ワイヤグリッド部の消光比を低下させないように、少なくともその隣接する層より高い反射率を維持できる範囲でなるべく薄く形成される方が良い。例えば、反射層21の厚さＡを、凸部を構成する層のうち反射層21以外のその他の層22の合計の厚さ（図１（ｃ）のＢ＋Ｃ）より薄く形成する。また、反射層21の厚さＡは、凸部を構成する層のうち反射層21以外のその他の層22のいずれか１つの厚さ（図１（ｃ）のＢ又はＣ）よりも薄く形成しても良く、更には、凸部を構成する層のうち最も薄く形成しても良い。
【００２８】
一方、凸部２ａを構成する層のうち、反射層21を除くその他の層22は、主にＰ波の透過率や、ワイヤグリッド部の消光比を制御することができれば、どのようなものでも良く、従来から知られているものを用いることができる。凸部２ａの材料は光学部材10に対して使用する光によって電子が励起するものが好ましい。例えば、バンドギャップが小さい金属又は金属酸化物が良く、具体的には、タンタル（Ｔａ）、ケイ素（Ｓｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、酸化ニオブ（ＮｂＯ２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、またはそれらの合金等を用いることができる。
【００２９】
また、反射層21は、反射層21の位置における実行屈折率から求められる空気換算光路長が、所定波長の光を反射する方向へ強め合う厚さである方が好ましい。また、その他の層22の少なくともいずれか１つについても、当該その他の層22の位置における実行屈折率から求められる空気換算光路長が、所定波長の光を反射する方向へ強め合う厚さである方が好ましい。これにより、Ｓ波の反射光を効率良く利用することができる。
【００３０】
次に、上述した光学部材10の製造方法の一例について説明する。光学部材10の製造方法は、例えば、反射層成膜工程と、その他の層成膜工程と、マスク形成工程と、凹凸構造形成工程と、で主に構成される。
【００３１】
ここで、反射層21を凸部の頂部側に形成する場合には、図３（ａ）に示すように、ガラス等の基材１上に、まず、その他の層成膜工程でその他の層22となる膜220を形成し、次に、反射層成膜工程で反射層21となる膜210を形成する。また、反射層21を凸部２ａの基材１側に形成する場合には、図４（ａ）に示すように、基材１上に、まず、反射層成膜工程で反射層21となる膜210を形成し、次に、その他の層成膜工程でその他の層22となる膜220を形成すれば良い。成膜技術としては、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等の従来から知られているものを用いることができる。
【００３２】
また、マスク形成工程は、反射層21となる膜210およびその他の層22となる膜220にワイヤグリッド部２の凹凸構造を形成するためのマスク25を形成するためのものである。例えば、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、膜210又は膜220の表面にレジスト251を塗布するレジスト塗布工程と、図３（ｃ）、図４（ｃ）に示すように、インプリント技術やフォトリソグラフィ技術等を用いて、当該レジストの膜にワイヤグリッド部２の凹凸構造を形成するためのレジストパターン252を形成するレジストパターン形成工程と、で構成すれば良い。
【００３３】
また、凹凸構造形成工程は、上述したマスク25によって、反射層21又はその他の層22となる膜210、220にワイヤグリッド部２の凹凸構造を形成するためのものである。凹凸構造形成工程では、図３（ｄ）、図４（ｄ）に示すように、マスクのレジストパターン252に基づいて、膜210、220にエッチングを行い、図３（ｅ）、図４（ｅ）に示すように、残ったレジスト251を除去し、基材１に凸部２ａを有する凹凸構造を形成すれば良い。
【００３４】
次に、このように構成された光学部材10を用いて光の利用効率を向上した光学系装置について、図５を用いて説明する。本発明の光学装置100は、上述した光学部材10と、光源20と、ミラー30と、位相差素子40と、で主に構成される。
【００３５】
光源20は、光学部材10に対して反射層21側から光を照射するものである。光学部材10の使用帯域である波長λの光を照射するものであればどのようなものでも良いが、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やアーク灯、低圧放電灯、有機エレクトロルミネッセンス（ＯＥＬ）等が該当する。なお、波長λの大きさには一定の幅があっても良い。
【００３６】
ミラー30は、光源20に対して光学部材10とは反対側に配置され、光を光学部材10側に反射するものである。ミラー30としては、光を光学部材10側に反射できればどのようなものでも良く、従来から知られているものを用いれば良い。
【００３７】
位相差素子40は、光学部材10とミラー30との間に配置され、直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換するものである。当該位相差素子40としては、直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換できればどのようなものでも良いが、例えば、透明な基材上に凹凸構造を有し、当該構造を通過した光に位相差を与えるものを用いることができる。凹凸構造は、例えば、波長λより小さい幅の凸部および凹部を有するラインアンドスペース状に形成される。また、凹凸構造は基材と同一の物質で一体に形成しても良いし、基材とは異なる物質で形成しても良い。凹凸構造の凸部に用いる材料としては、石英や無アルカリガラス等の無機化合物や、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の金属酸化物、あるいは樹脂等を用いることができる。また、位相差素子40は、直線偏光を変換した後の光の楕円率が０．６以上、好ましくは０．７以上となるものが良い。また、透過した光に１／４波長の位相差を付与するものが最も好ましい。
【００３８】
このように構成された本発明の光学系装置100の原理を図５に基づいて説明する。
【００３９】
光源20から照射された光Ｌ１は、光学部材10のワイヤグリッド部２でＰ波の光Ｌ２が透過しＳ波の光Ｌ３が反射される。反射された光Ｌ３は位相差素子40で円偏光（又は楕円偏光）の光Ｌ４に変換される。続いて当該光Ｌ４がミラー30で反射されると、反射前とは逆回転の円偏光又は楕円偏光の光Ｌ５になる。この光Ｌ５が再度位相差素子40を通過すると、Ｓ波とは角度の異なる線偏光Ｌ６となる。この光は再びワイヤグリッド部２でＰ波の光Ｌ２が透過しＳ波の光Ｌ３が反射される。これを繰り返すことにより、光源20から照射された光は、Ｐ波として効率良く取り出すことができる。特に、位相差素子40で付与される位相差が１／４波長である場合、ミラーによる一回の反射でほとんどの光をＰ波に変換してワイヤグリッド部２を透過させることができるため、吸収による損失を最小限に抑えることができる。
【００４０】
なお、上記光学系装置100の説明では、光学部材10と位相差素子40を別体とした場合について説明したが、これらは一体としても良い。例えば図６に示すように、本発明の第２の光学部材10Ａは、上述した光学部材10の反射層21が形成される側に直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する位相差素子部３を有するものである。
【００４１】
位相差素子部３は、位相差素子用基材31上に形成される凹凸構造からなり、直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換するものである。位相差素子部３は、図６（ａ）に示すように、反射層21がワイヤグリッド部２の凸部２ａの頂部側に形成されている場合には当該頂部側に形成され、図６（ｂ）に示すように、凸部２ａの基材１側に形成されている場合には、基材１のワイヤグリッド部２と対向する側の面に形成される。
【００４２】
位相差素子部３は、凹凸構造で付与される位相差が１／４波長である場合、直線偏光を円偏光に変換することができる。少なくとも凹凸構造で付与される位相差は、位相差素子部３による直線偏光の変換後の楕円率が０．６以上、好ましくは０．７以上となるものが好ましい。凹凸構造の形状は、当該構造を透過した光に位相差を与えることができればどのようなものでも良いが、例えば、透過させる光の波長λより小さい幅の凸部３ａおよび凹部３ｂを有するラインアンドスペース状に形成することができる。当該凸部３ａのラインは、ワイヤグリッド部の凸部２ａのラインに対し４５度で交差するように形成すれば良い。また、凹凸構造は、位相差素子用基材31と同一の物質で一体に形成しても良いし、位相差素子用基材31とは異なる物質で形成しても良い。凹凸構造の凸部３ａに用いる材料としては、石英や無アルカリガラス等の無機化合物や、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の金属酸化物、あるいは樹脂等を用いることができる。また、当該材料としては、波長λの光によって電子が励起しないものの方が好ましく、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の金属酸化物が該当する。
【００４３】
凹凸構造の一例としては、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる位相差素子部３によって、２５４ｎｍの紫外線の反射波に１／４波長の位相差を与えて再利用する場合には、凸部は、幅５０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍ、凸部の高さ７５０ｎｍぐらいにすれば良い。
【００４４】
次に、当該位相差素子部３の形成方法について図７を用いて説明する。まず、図７（ａ）に示すように、上述した光学部材10を用意する。そして、図７（ｂ）に示すように、当該光学部材10の反射層21が凸部２ａの頂部側に形成されている場合には、当該凸部２ａが形成されている側に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の位相差素子部３の材料を成膜する。成膜は、従来から知られている方法を用いれば良いが、スパッタリング法や蒸着法のように段差被覆性の低い成膜方法で形成し、凹凸構造の凸部２ａ間に空隙を形成する方が好ましい。当該成膜によって形成された膜310は、位相差素子用基材31となるが、更にワイヤグリッド部２の劣化等を防止する保護膜としても機能する。例えば、ワイヤグリッド部２に紫外線を照射する場合には、オゾンの発生や温度上昇によりワイヤグリッド部２を構成する金属等が酸化等により劣化する。しかし、上記成膜によって二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等により位相差素子用基材31で覆うことにより、当該劣化を防止することができる。
【００４５】
次に、位相差素子用基材31に位相差素子として機能する凹凸構造を形成する。凹凸構造の形成は、従来から知られている方法を用いることができる。例えば、図７（ｃ）に示すように、ガラス等の位相差素子用基材31に位相差素子部３の凹凸構造を形成するためのマスクパターン352を有するマスク35を形成するマスク形成工程と、図７（ｄ）に示すように、当該マスクパターン352に基づいて位相差素子用基材31に位相差素子部３の凹凸構造を形成する凹凸構造形成工程からなる。
【００４６】
マスク形成工程は、ガラス等の位相差素子用基材31にクロム等の金属膜を形成する金属膜形成工程と、当該金属膜の表面にレジストを塗布するレジスト膜形成工程と、インプリント技術やフォトリソグラフィ技術等を用いて、当該レジスト膜に位相差素子部３の凹凸構造を形成するためのレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、当該レジストパターンに基づいて金属膜にマスクパターン352を形成するマスクパターン形成工程と、で構成すれば良い。
【００４７】
凹凸構造形成工程では、マスク35のマスクパターン352に基づいて、位相差素子用基材31にエッチングを行い、図７（ｄ）に示すように、残ったマスクパターン352を除去して、位相差素子用基材31に凸部３ａを有する凹凸構造を形成すれば良い。
【００４８】
なお、当該光学部材10の反射層21が凸部２ａの基材１側に形成されている場合には、基材１の凸部２ａと対向する側の面に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の位相差素子部３の材料を成膜し、その後、凹凸構造を形成すれば良い。この場合には、基材１と位相差素子用基材31を共通にしても良い。
【００４９】
このように構成された第２の光学部材10Ａを用いる場合には、上述した光学系装置100の位相差素子40は不要となる。すなわち、本発明の第２の光学系装置100Ａは、図８に示すように、当該光学部材10Ａと、光源20と、ミラー30と、で構成すれば良い。光学部材10Ａは、位相差素子部３が光源20側に向くように配置する。なお、光学部材10Ａと、光源20と、ミラー30はこの順番に配置すれば良く、上述した光学系装置100と同一であるので、説明は省略する。
【００５０】
次に、シミュレーションを用いて、従来の光学部材（比較例）および本発明の光学部材（実施例）を用いた光学系装置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。光学系装置としては、図５に示したものと同様に、光学部材10と、位相差素子40と、光源20と、ミラー30をこの順番に配置したものを想定した。また、光学部材10は、ワイヤグリッド部の凸部２ａの頂点側が光源側になるように配置した。位相差素子40は、通過した光に１／４波長の位相差を付与するものを用いた。
【００５１】
比較例１
比較例１の光学部材としては、図９（ａ）に示すように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる基材上に、高さが１８０ｎｍ、幅４３ｎｍの凸部を、ピッチ１００ｎｍでラインアンドスペース状に周期配列したものとした。凸部は、基材側に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなる厚さ１６０ｎｍのＡｌ層と、当該Ａｌ層の頂部側に形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２層とした。この光学部材に波長が２２０〜３８０ｎｍである光を入射させた場合のシミュレーションによるＰ波の透過率と反射率をおよびＳ波の透過率と反射率を図１０に、消光比を図１１に示す。
【００５２】
液晶の下地樹脂の配光制御に使用される２５４nmの紫外線に対して、光学部材のＰ波の透過率は約５０％であり入射波全体の２５％である。また、光学部材のＳ波の反射率は約７３％となっている。位相差素子40の透過とミラー30の反射がどちらも１００％であるとすると、一度反射したＳ波がミラーに反射して透過する量は、７３％×２５％＝１８．３％となる。したがって、実質的な透過率は、２５％＋１８．３％＝４３．３％となり、比較的良好な透過率を得ることができる。
【００５３】
一方、２５４nmの紫外線に対する光学部材の消光比は約３０である。これは、樹脂の配向を効率的に行うための目安である消光比１００に比べて小さく、十分な値ではない。
【００５４】
比較例２
比較例２の光学部材としては、図９（ｂ）に示すように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる基材上に、高さが１２０ｎｍ、幅３０ｎｍの凸部を、ピッチ１００ｎｍでラインアンドスペース状に周期配列したものとした。凸部は、基材側に形成されたタンタル（Ｔａ）からなる厚さ１００ｎｍのＴａ層と、当該Ｔａ層の頂部側に形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２層とした。この光学部材に波長が２２０〜３８０ｎｍである光を入射させた場合のシミュレーションによるＰ波の透過率と反射率をおよびＳ波の透過率と反射率を図１２に、消光比を図１３に示す。
【００５５】
液晶の下地樹脂の配光制御に使用される２５４nmの紫外線に対して、光学部材のＰ波の透過率は約５４％であり入射波全体の２７％である。また、光学部材のＳ波の反射率は約１４％となっている。位相差素子40の透過とミラー30の反射がどちらも１００％であるとすると、一度反射したＳ波がミラーに反射して透過する量は、１４％×２７％＝３．８％となる。したがって、実質的な透過率は、２７％＋３．８％＝３０．８％となり、当該透過率は、反射光の再利用によりほとんど向上しない。
【００５６】
一方、２５４nmの紫外線に対する光学部材の消光比は約３００である。これは、樹脂の配向を効率的に行うための目安である消光比１００に比べて大きく、十分な値である。
【００５７】
実施例１
実施例１の光学部材としては、図９（ｃ）に示すように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる基材上に、高さが１２０ｎｍ、幅３０ｎｍの凸部を、ピッチ１００ｎｍでラインアンドスペース状に周期配列したものとした。凸部は、基材側に形成されたタンタル（Ｔａ）からなる厚さ１００ｎｍのＴａ層（その他の層22）と、当該Ｔａ層の頂部側に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなる厚さ２０ｎｍのＡｌ層（反射層21）とした。この光学部材に波長が２２０〜３８０ｎｍである光を入射させた場合のシミュレーションによるＰ波の透過率と反射率をおよびＳ波の透過率と反射率を図１４に、消光比を図１５に示す。
【００５８】
液晶の下地樹脂の配光制御に使用される２５４nmの紫外線に対して、光学部材のＰ波の透過率は約５４％であり入射波全体の２７％である。また、光学部材のＳ波の反射率は約５４％となっている。位相差素子40の透過とミラー30の反射がどちらも１００％であるとすると、一度反射したＳ波がミラーに反射して透過する量は、５４％×２７％＝１４．６％となる。したがって、実質的な透過率は、２７％＋１４．６％＝４１．６％となり、比較的良好な透過率を得ることができる。
【００５９】
一方、２５４nmの紫外線に対する光学部材の消光比は約３００である。これは、樹脂の配向を効率的に行うための目安である消光比１００に比べて大きく、十分な値である。
【００６０】
実施例２
実施例２の光学部材としては、図９（ｄ）に示すように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる基材上に、高さが１２０ｎｍ、幅３０ｎｍの凸部を、ピッチ１００ｎｍでラインアンドスペース状に周期配列したものとした。凸部は、基材側に形成されたケイ素（Ｓｉ）からなる厚さ１００ｎｍのＳｉ層（その他の層22）と、当該Ｓｉ層の頂部側に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなる厚さ２０ｎｍのＡｌ層（反射層21）とした。この光学部材に波長が２２０〜３８０ｎｍである光を入射させた場合のシミュレーションによるＰ波の透過率と反射率をおよびＳ波の透過率と反射率を図１６に、消光比を図１７に示す。
【００６１】
液晶の下地樹脂の配光制御に使用される２５４nmの紫外線に対して、光学部材のＰ波の透過率は約６５％であり入射波全体の３２．５％である。また、光学部材のＳ波の反射率は約６８％となっている。位相差素子40の透過とミラー30の反射がどちらも１００％であるとすると、一度反射したＳ波がミラーに反射して透過する量は、６８％×３２．５％＝２２．１％となる。したがって、実質的な透過率は、３２．５％＋２２．１％＝５４．６％となり、比較的良好な透過率を得ることができる。
【００６２】
一方、２５４nmの紫外線に対する光学部材の消光比は約１５０である。これは、樹脂の配向を効率的に行うための目安である消光比１００に比べて大きく、十分な値である。
【００６３】
実施例３
実施例３の光学部材としては、図９（ｅ）に示すように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる基材上に、高さが１４０ｎｍ、幅３０ｎｍの凸部を、ピッチ１００ｎｍでラインアンドスペース状に周期配列したものとした。凸部は、基材側に形成されたアモルファス酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる厚さ１００ｎｍのＴｉＯ２層（その他の層22）と、当該ＴｉＯ２層の頂部側に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなる厚さ２０ｎｍのＡｌ層（反射層21）と、当該Ａｌ層の頂部側に形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２層（保護層）とした。この光学部材に波長が２２０〜３８０ｎｍである光を入射させた場合のシミュレーションによるＰ波の透過率と反射率をおよびＳ波の透過率と反射率を図１８に、消光比を図１９に示す。
【００６４】
液晶の下地樹脂の配光制御に使用される２５４nmの紫外線に対して、光学部材のＰ波の透過率は約６０％であり入射波全体の３０％である。また、光学部材のＳ波の反射率は約６０％となっている。位相差素子40の透過とミラー30の反射がどちらも１００％であるとすると、一度反射したＳ波がミラーに反射して透過する量は、６０％×３０％＝１８％となる。したがって、実質的な透過率は、３０％＋１８％＝４８％となり、比較的良好な透過率を得ることができる。
【００６５】
一方、２５４nmの紫外線に対する光学部材の消光比は１００を超えている。これは、樹脂の配向を効率的に行うための目安である消光比１００に比べて大きく、十分な値である。
【００６６】
比較例１，２および実施例１〜３の結果を表１にまとめる。本発明の光学部材（実施例１〜３）を本発明の光学系装置に用いると、実質透過率と消光比の両方を向上することができる。
【００６７】
【表１】
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【符号の説明】
【００６８】
１  基材
２  ワイヤグリッド部
２ａ  凸部
３  位相差素子部
10  光学部材
10Ａ  光学部材
20  光源
21  反射層
22  その他の層
30  ミラー
40  位相差素子
100  光学装置
100Ａ  光学装置
【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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【国際調査報告】
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