(57)【要約】【課題】  製造工程が簡易になって、生産性が高く、かつ光学特性が高く信頼性の高いものを低コストで製造できる、光学素子の製造方法、及びこの製造方法により得られた光学素子を偏光素子として備える投射型表示装置を提供する。【解決手段】  基板１１Ａ上に、非晶質状態の金属ガラス層２を設ける工程と、金属ガラス２に対してレーザー光を選択的に照射することにより、レーザー光によって加熱されて結晶化した結晶質部２ｂと、非晶質部２ａとを、平面視した状態で縞状となるように形成する工程と、結晶質部２ｂと非晶質部２ａとからなる金属ガラス層２に対し、媒質を介して超音波を照射することにより、結晶質部２ｂを選択的に除去する工程と、基板１１Ａ上に縞状の金属ガラス格子１４を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】        図９
2006350206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、非晶質状態の金属ガラス層を設ける工程と、
前記金属ガラスに対してレーザー光を選択的に照射することにより、該レーザー光によって加熱されて結晶化した結晶質部と、非晶質部とを、平面視した状態で縞状となるように形成する工程と、
前記結晶質部と前記非晶質部とからなる金属ガラス層に対し、媒質を介して超音波を照射することにより、前記結晶質部を選択的に除去する工程と、
前記基板上に縞状の金属ガラス格子を形成する工程と、を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記基板上に前記金属ガラス格子を形成するに際し、前記金属ガラス層へのレーザー光照射工程と、該金属ガラス層に形成された前記結晶質部を超音波により除去する工程とを、順に複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記超音波による前記結晶質部の除去工程の後、該結晶質部の残渣がある場合、該残渣をエッチングによって除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記レーザー光を照射する際には、多光束干渉露光を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属ガラス層を、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄを主とする材料のいずれか１つ、又はこれら複数の材料からなるものとすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記金属ガラス層を、該金属ガラス層を構成する元素以外の元素を不純物として含有するものとすることを特徴とする請求項５に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
光源装置と、該光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備える投射型表示装置であって、
前記光変調装置の光入射側と光出射側とに偏光素子が配設されてなり、該偏光素子が請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法により製造された光学素子により構成されてなることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の投射型表示装置における光変調装置として、液晶装置が用いられている。このような液晶装置としては、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された構成のものが知られており、この一対の基板の内側には、液晶層に電圧を印加するための電極が形成されている。また、この電極の内側には、電圧無印加時において液晶分子の配列を制御する配向膜が形成され、配向膜としてはポリイミド膜の表面にラビング処理を施したものが公知である。一方、一対の基板の外側には偏光素子（光学素子）が配設されており、液晶層に対して所定の偏光が入射される構成となっている。この偏光素子としては、偏光板や回折格子等が挙げられ、回折格子の一例として、エキシマレーザを照射することにより、屈折率分布を縞状に変化させたガラス層を有したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１１７７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１では、回折格子（光学素子）を製造する際に、ＫｒＦエキシマレーザーを基板層上に２８０００ショット照射した後、回折効率をより向上させるために、６００℃の窒素雰囲気下で１時間の熱処理が必要となることから、その製造工程が煩雑になり、生産性が低くなるといった課題がある。また、一般に回折格子は、周期的な屈折率変化を有したガラス層の回折効果により、偏光をなすようにしているが、前記回折格子では、その構造が誘電体層（ガラス層）のみから構成されているので、各格子間に誘電体層が充填された構造となり、透過率、及びコントラスト等の光学特性が低くなってしまう。さらに、前記各格子が可視光域の波長と同程度の周期で形成されているので、例えば可視光域よりも波長が小さい光を偏光することができず、偏光素子としての信頼性が低下してしまうといった問題もあった。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造工程が簡易になって、生産性が高く、かつ光学特性が高く信頼性の高いものを低コストで製造できる、光学素子の製造方法、及びこの製造方法により得られた光学素子を偏光素子として備える投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の光学素子の製造方法は、基板上に、非晶質状態の金属ガラス層を設ける工程と、前記金属ガラスに対してレーザー光を選択的に照射することにより、該レーザー光によって加熱されて結晶化した結晶質部と、非晶質部とを、平面視した状態で縞状となるように形成する工程と、前記結晶質部と前記非晶質部とからなる金属ガラス層に対し、媒質を介して超音波を照射することにより、前記結晶質部を選択的に除去する工程と、前記基板上に縞状の金属ガラス格子を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
一般に、金属ガラスとは、ガラスと同じように原子が不規則に配列した非晶質（アモルファス）状態から構成され、ガラス転移点を有した材料であり、ガラス転移点以上の温度では粘性流動状態となる特性を有した材料である。また、金属ガラスは、ガラス転移点以上の温度になると非晶質の状態から結晶化が進行し、そして非晶質の状態から結晶化すると機械的に脆くなって、小さな応力で破断する脆性破壊が生じるという特性も有している。
【０００７】
本発明の光学素子の製造方法では、基板上に設けた上記の金属ガラス層に、レーザー光を選択的に照射しているので、上述したように、レーザー光の加熱によって結晶化した金属ガラス層は、機械的に脆い状態となる。そのため、金属ガラス層に媒質を介して照射された超音波は、機械的に脆い前記結晶質部のみを選択的に除去することが可能となる。ここで、結晶質部と非晶質部とは、金属ガラス層上に平面視した状態で縞状に形成されているので、前記結晶質部を選択的に除去することにより、基板上には縞状の金属ガラス格子が形成される。
このようにして得られる金属ガラス格子を備えた光学素子は、例えば偏光素子として用いた際に、金属ガラス格子の間に誘電体（基板）が介在しない構造となることから、透過率、及びコントラスト等の光学特性が高く信頼性の高いものとなる。
したがって、本発明によれば、基板上に設けた金属ガラス層に対して、マスク露光を必要とせずに、前記金属ガラス層を直接パターニングすることで、縞状に配置された金属ガラス格子を容易に得ることができる。
よって、製造工程が簡易になって光学素子の製造効率が向上し、生産性が高くなり、これにより信頼性の高い光学特性を有した光学素子を、低コストで提供することができる。
【０００８】
また、前記光学素子の製造方法では、前記基板上に前記金属ガラス格子を形成するに際し、前記金属ガラス層へのレーザー光照射工程と、該金属ガラス層に形成された前記結晶質部を超音波により除去する工程とを、順に複数回繰り返すことが好ましい。
このようにすれば、基板上に設けられた金属ガラス層の膜厚が大きく、一度のレーザー光の照射工程では、金属ガラス層の表面上にしか結晶質部が形成できない場合にも、上記の工程を繰り返すことにより、金属ガラス層の膜厚全体に結晶質部を形成することができ、したがって所望の高さの金属ガラス格子を確実に形成することが可能となる。
【０００９】
また、前記超音波による前記結晶質部の除去工程の後、該結晶質部の残渣がある場合、該残渣をエッチングによって除去することが好ましい。
このようにすれば、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行うことにより、結晶質部に生じた残渣を確実に除去することが可能になって、良好な金属ガラス格子を得ることができる。
【００１０】
また、前記光学素子の製造方法では、前記レーザー光を照射する際には、多光束干渉露光を用いることが好ましい。
多光束干渉露光法を用いて金属ガラス層に微細な間隔の干渉縞を生じさせることにより、該干渉縞によって露光された部分を微細な露光パターンとして採用することができ、通常のマスク露光では形成できない微細な露光パターンを得ることが可能となる。ここで、露光パターンには、レーザー光が選択的に照射されているものとする。このような多光束干渉露光法を用いれば、レーザー光を選択的に照射するパターンの幅が、光源からの光の波長よりも狭く、通常、マスクを介しても選択的に照射することができないような微細なパターンであっても、良好に露光してパターニングを行うことができる。また、多光束干渉露光（２光束ないしそれ以上の光束による干渉光）として、２光束干渉露光を採用した場合、その光束間の角度を制御することにより、干渉縞の間隔を制御することが可能となる。よって、導電層上に所望の干渉縞を形成することで、選択的にレーザー光を照射することが可能となる。
【００１１】
また、前記光学素子の製造方法では、前記金属ガラス層を、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄを主とする材料のいずれか１つ、又はこれら複数の材料からなるものとすることが好ましい。
金属ガラス層として、例えばＺｒを主とする材料であるＺｒ５５Ｃｕ３０Ｎｉ５Ａｌ１０を用いることで、金属ガラス層には、レーザー光の照射により、結晶質部と非晶質部とが、平面視した状態で縞状となるように形成されるようになる。よって、該結晶部を選択的に除去することで、基板上に縞状の金属ガラス格子を良好に形成することが可能となる。
このとき、前記金属ガラス層を、該金属ガラス層を構成する元素以外の元素を不純物として含有するものにしてもよい。
このように、金属ガラス層を構成する元素以外の、微量の元素を不純物として含有することで、例えば金属ガラスの内部にナノ微結晶・準結晶を析出させたナノ結晶化金属ガラスが形成されて、基板上に形成される金属ガラス格子の光学特性を向上させることが可能となる。
【００１２】
本発明の投射型表示装置は、光源装置と、該光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備える投射型表示装置であって、前記光変調装置の光入射側と光出射側とに偏光素子が配設されてなり、該偏光素子が上記の光学素子の製造方法により製造された光学素子により構成されてなることを特徴とする。
本発明の投射型表示装置によれば、上述したように、製造工程を簡易にし生産性を向上させることで、光学特性が高く、かつ低コストで信頼性のある光学素子を偏光素子として備えているので、これを備えた投射型表示装置自体も信頼性が高く、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１４】
（プロジェクタ）
図１は、本発明の投射型表示装置の一実施形態としての、プロジェクタ８００の要部を示す概略構成図である。本実施形態のプロジェクタ８００は、光変調装置として液晶装置を用いた液晶プロジェクタである。なお、本明細書において、光学素子とは投射型表示装置における偏光子を含み、この偏光子には投射型表示装置における偏光板、及び回折格子等を含むものである。
【００１５】
図１において、８１０は光源（光源装置）、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５，８１６，８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２，８２３，８２４は液晶装置からなる光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ、８３１，８３２，８３３は入射側の偏光板（光学素子）、８３４，８３５，８３６は出射側の偏光板である。なお、前記偏光板８３１，８３２，８３３，８３４，８３５，８３６は、後述するように、本発明の光学素子の製造方法によって製造された光学素子により、構成されてなるものである。
【００１６】
光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。なお、光源８１０としては、メタルハライド以外にも超高圧水銀ランプ、フラッシュ水銀ランプ、高圧水銀ランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ等を用いることも可能である。
【００１７】
ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、偏光板８３１を介して赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、偏光板８３２を介して緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が偏光板８３３を介して青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。
【００１８】
各光変調装置８２２〜８２４により変調された３つの色光は、各色偏光板８３４〜８３６を介してクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射レンズ（投射装置）８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【００１９】
ここで、本実施形態のプロジェクタ８００においては、偏光板８３１〜８３６として、無機材料からなるものを採用している。メタルハライドランプ８１１からなる光源８１０は高エネルギーの発光が行われるものであるため、有機材料では当該高エネルギーの光により分解ないし変形が生じるおそれがある。そこで、耐光性及び耐熱性の高い無機材料（金属材料を含む）で偏光板８３１〜８３６を構成している。
【００２０】
図２は、偏光板８３１〜８３６（以下、これらを総称して偏光板１とも言う）の概略構成を示す斜視図、図３は偏光板１の平面模式図である。
偏光板１は、光源８１０から射出された無秩序な各色光を、偏光選択して直線偏光のみを透過させるもので、具体的には図２に示すように、ＳｉＯ２、アクリル、及びガラス等の誘電材料からなる透光性の基板１１Ａ上に、後述する金属ガラスから構成された金属ガラス格子１４を備えている。また、金属ガラス格子１４とは、縞状に配置された格子形成部材１２から構成されるものである。なお、後述する実施形態により製造れる格子形成部材１２の形状は、丸みを帯びた形状となるが（図９参照）、図２中においては、格子形成部材１２の形状を概略的に示しブロック状で示している。
【００２１】
金属ガラス格子１４は、図３に示すように平面視した状態（基板１１Ａを上面側から見た際の状態）で縞状となっていて、各格子形成部材１２が、例えば１４０ｎｍ程度のピッチＰで基板１１Ａ上に配置されている。また、各格子形成部材１２の幅は、例えば７０ｎｍ程度に設定されていることから、各格子形成部材１２間には７０ｎｍの隙間１３が空いた状態となっている。さらに、格子形成部材１２の高さは１５０ｎｍ程度であり、当該格子形成部材１２のアスペクト比は、２．１程度となっている。なお、前記格子形成部材１２の幅は、偏光板１に入射する光の波長の１／１０程度にするとより好ましい。
本実施形態の偏光板１は、前記隙間１３は空間となっているので、格子形成部材１２の間に誘電体（ガラス）が介在しない構造となることから、ガラスのみから構成されているような回折格子（偏光素子）に比べて、透過率、及びコントラスト等の光学特性が高く信頼のあるものとなり、プロジェクタの偏光素子として好適に用いることができる。
【００２２】
次に、格子形成部材１２の形状を模式的に示す図４を用いて、上記偏光板１を光が透過する際の作用について説明する。
図４に示すように、偏光板１は、格子形成部材１２の屈折率ｎＡと、格子形成部材１２間に介在する隙間１３の屈折率ｎＢとが異なるため、偏光板１に入射した光の偏光方向により、偏光選択が行なわれるようになっている。具体的には、格子形成部材１２の延在方向と垂直な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｘを透過させ、格子形成部材１２の延在方向と平行な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｙを反射する。したがって、本実施形態の偏光板１は、光反射型偏光子と同じ作用、すなわち光軸（透過軸）と平行な偏光を透過させ、垂直な偏光に対しては反射させる作用を有している。すなわち、本実施形態における偏光板１は、光反射型偏光素子として機能するものである。
【００２３】
このような偏光板１を透過して生成された直線偏光は、光変調手段としての液晶装置８２２〜８２４に入射する。液晶装置８２２〜８２４は、例えば図５に示したような構成を備えている。図５は、液晶装置８２２〜８２４の断面模式図である。
【００２４】
図５に示すように、液晶装置８２２〜８２４は、ガラスやプラスチック等の透明基板で構成される２枚の基板（素子基板１０，対向基板２０）を含んで構成され、該一対の基板１０，２０間に液晶層５０が挟持されている。素子基板１０の液晶層５０側にはＩＴＯ等で構成された透明電極９がマトリクス状に形成されており、透明電極９のさらに液晶層５０側には、液晶分子の配向規制を行う配向膜１１が基板全面に形成されている。
【００２５】
一方、対向基板２０の液晶層５０側には、基板全面にベタ状の透明電極２３が形成されており、透明電極２３のさらに液晶層５０側には、液晶分子の配向規制を行う配向膜２１が基板全面にベタ状に形成されている。
【００２６】
図５の構成においては、一対の基板１０，２０が、シール材（図示略）を介して貼り合わせられ、その内部に液晶が封入されている。この場合、液晶層５０の液晶モードとしてＴＮ（Twisted Nematic）モードが採用されているが、その他にもＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード等を採用することができる。
【００２７】
素子基板１０は、ガラスや石英等の透光性の基板であって、画素電極９に対する電圧印加をスイッチング駆動するＴＦＴ素子（図示略）を備えている。画素電極９はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性且つ導電性の材料にて構成されており、膜厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度（例えば８５ｎｍ）とされている。また、配向膜１１はＳｉＯ２の斜方蒸着材料から構成されており、液晶分子の配向を規制している。なお、配向膜１１の膜厚は１ｎｍ〜１０ｎｍ程度（例えば５ｎｍ）とされている。
【００２８】
一方、対向基板２０は、素子基板１０と同様、ガラスや石英等の透光性の基板から構成されており、その液晶層側にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性且つ導電性の材料にて構成された共通電極２３が、膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度（例えば１４０ｎｍ）に形成されている。また、共通電極２３のさらに液晶層側には、ＳｉＯ２の斜方蒸着材料から構成される配向膜２１が形成されており、その膜厚は１ｎｍ〜１０ｎｍ程度（例えば５ｎｍ）とされている。
【００２９】
このような液晶装置８２２〜８２４では、図１に示した偏光板８３１，８３２，８３３を介して入射する直線偏光の位相制御が行われる。つまり、電極９，２３に対する印加電圧により液晶層５０の駆動制御を行い、当該入射光の位相を制御することが可能となっている。位相制御された光は、光射出側に配設された偏光板８３４，８３５，８３６に入射して変調される。
【００３０】
液晶装置８２２〜８２４及び偏光板８３１〜８３６で変調された各色光は、上述した通り、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射して形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
本実施形態におけるプロジェクタ８００は、以下に示すような製造工程が簡易となった光学素子の製造方法によって形成された光学特性の高く、信頼性のある偏光板１（８３１〜８３６）を備えているので、これを備えたプロジェクタ８００自体も低コストで信頼性の高いものとなっている。
【００３１】
（偏光板の製造方法）
次に、偏光板１の製造方法を基に、本発明に係る光学素子の製造方法の一実施形態について説明する。
まず、図６に示すように、透光性の誘電体材料であるＳｉＯ２からなる基板１１Ａの全面に対し、例えばスパッタ法やスピンコート法などによって金属ガラス層２を形成する。
ここで、上記金属ガラス層２は、後述する工程を経て格子形成部材１２となることから、その膜厚が前記格子形成部材１２の高さ、すなわち１５０ｎｍ程度となっていることが望ましい。
本実施形態では、上記の金属ガラス層２として、Ｚｒを主とする材料である、Ｚｒ５５Ｃｕ３０Ｎｉ５Ａｌ１０を用いることにより上記金属ガラス層２を形成している。なお、金属ガラス層２は、Ｚｒ５５Ｃｕ３０Ｎｉ５Ａｌ１０以外に、Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ系及びＺｒ−Ｐｄ系などのＺｒを主とする材料や、Ｆｅ−Ｍ−Ｂ（ただし、Ｍ＝Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｚｒ）系等のＦｅを主とする材料、その他に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｐｔや、Ｐｄ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ系のＰｄ等を主とする材料のいずれか１つ、又はこれらの複数の材料からなるものを用いることができる。なお、上記のような金属ガラス層２は、例えばバルク金属ガラスやナノ結晶合金等の形態で用いることができる。
【００３２】
ここで、一般に金属ガラスとは、ガラスと同じように原子が不規則に配列した非晶質（アモルファス）状態から構成され、ガラス転移点Ｔｇを有した材料であり、ガラス転移点以上の温度において粘性流動状態となる特性を有した材料である。また、この金属ガラスは、ガラス転移点Ｔｇ以上の温度下では非晶質の状態から結晶化が進行する。このように非晶質の状態から結晶化すると機械的に脆くなって（脆性）、小さな応力により破断して脆性破壊が生じるという特性も有している。
図７は、金属ガラス（Ｚｒ５５Ｃｕ３０Ｎｉ５Ａｌ１０）における、温度と結晶化されるまでの時間との関係（等温変態曲線（ＴＴＴ線図））を示したグラフである。ここで、この金属ガラスは、ガラス転移点Ｔgが４１１℃、融点が８２０℃となっている。
金属ガラスは、ガラス転移点Ｔｇ（４１１℃）以上の温度で粘性流動状態となり、より温度が高いほど粘度が低下して加工しやすくなるが、金属ガラスの結晶化までの時間が短くなる。
図７中に示されるように、金属ガラス（Ｚｒ５５Ｃｕ３０Ｎｉ５Ａｌ１０）は、４４０℃環境下で４０分経つと結晶化するが、より高温である、４８０℃環境下では、１分経つと結晶化してしまう。すなわち、金属ガラスは高温まで加熱することで、結晶化をより早めることができる。
【００３３】
さらに、金属ガラスは原子配列が不規則（非晶質状態）であるので、結晶合金に存在する特定の滑り面が存在しないことから、組織の均一性に優れ、例えば機械強度、耐食性、表面平滑性、精密鋳造性などにおいて従来の結晶化金属材料にはない優れた特性を有している。また、金属ガラスに、該金属ガラスを構成する元素以外の、微量の元素（例えば、金属元素）を不純物として添加することで、内部にナノ微結晶・準結晶を析出させたナノ結晶化金属ガラスが形成されて、後述する工程により得られる金属ガラス格子の光学特性を向上させることが可能となる。
【００３４】
次に、前記金属ガラス層２に、例えばＫｒＦエキシマレーザを選択的に照射することにより、周期的で、かつ平面視した状態で縞状となるエネルギ分布を生じさせる。なお、上記レーザー照射は、超短パルスレーザー光となっていることが好ましい。ここで、超短パルスレーザー光とは、時間幅がフェムト（１０−１５）秒程度のレーザー光である。すなわち、本実施形態では、波長が２６６ｎｍ、時間幅３〜８フェムト秒のＫｒＦレーザーを用いている。このようにすれば、照射されたレーザー光による周囲への熱拡散を防止することができ、より正確にレーザー光による加熱を行うことができる。なお、ＫｒＦエキシマレーザー以外にも、例えばＸｅ２，Ｋｒ２，Ａｒ２，ＸｅＣｌ，ＡｒＦ等の他のエキシマレーザーも適用可能である。
このレーザー光の照射工程では、前述した格子形成部材１２を配置するピッチ（１４０ｎｍ）Ｐに対応する部分を選択的に加熱する。しかしながら、１４０ｎｍのピッチＰは可視光の波長よりも小さく、非常に微細なパターンとなり、フォトマスクを用いた従来の露光方法では形成できない。
【００３５】
そこで、本発明においては、多光束干渉露光（２光束ないしそれ以上の光束による干渉光）として、例えば２光束干渉露光を用いることにより、上記の微細なエネルギ分布を生じさせている。
ここで、２光束干渉露光について図８を用いて説明する。
図８（ａ）に示すように、２光束干渉露光では、第１のレーザー光源（図示略）から射出されるレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光源（図示略）から射出されるレーザー光Ｌ２とを干渉させることにより、金属ガラス層２上に干渉光（二光束干渉光）によるエネルギ分布を生じさせることができる。
【００３６】
２光束干渉露光に用いる入射光をほぼ平面波と近似して、その波長をλ、レーザー光Ｌ１の入射角をθ、この光が入射する媒質の屈折率をｎとすると、干渉縞のピッチＰは、概ね下の式（１）で表される。なお、レーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２とは、同じ入射角度θで金属ガラス層２に入射しているものとする。ここで、干渉縞のピッチＰは、偏光板１における格子形成部材１２が配置されているピッチＰに対応するものである。
Ｐ＝λ／（２・ｎ・ｓｉｎθ）  （１）
【００３７】
式（１）に示されるように、２光束干渉露光では、前記金属ガラス層２に対する光の入射角度を変えれば交差角θが変わるので、式（１）から明らかなように、エネルギ分布の周期、すなわち干渉縞のピッチＰを変更することができる。すなわち、レーザー光が干渉する部分（干渉縞部分）は、エネルギが相対的に高くなり、レーザー光が干渉しない部分は、エネルギが相対的に低くなる。
ところで、干渉縞のピッチＰを変えるためには、露光に使用するレーザ光の波長を変える方法もあるが、その場合にはレーザ光源（図示せず）を交換する必要があるため、光の入射角度を変える方が簡便に行えることからより好ましい。なお、本実施形態では、二光束干渉光を用いてエネルギ分布を生じさせているが、それ以上の多光束露光により生じさせた干渉光を用いるようにしてもよい。
このような多光束干渉露光を用いることで、通常のマスク露光を採用することができないような微細な露光パターンを形成する場合、多光束干渉露光によって、所望の周期の干渉縞を金属ガラス層２上に生じさせて、微細な露光パターン（干渉縞）を形成することが可能となる。
【００３８】
図８（ｂ）は、ＫｒＦエキシマレーザによって生じるエネルギ分布と金属ガラス層２との対応関係を模式的に示す図である。図８（ｂ）中に示されるように、エネルギ分布に図中で上下方向に対応する金属ガラス層２には、該エネルギ分布のエネルギ量に応じて、その一部が結晶化されるようになる。
具体的に、ＫｒＦエキシマレーザによって生じたエネルギ分布は、図８（ｂ）に示すように、エネルギが相対的に高い領域（以下、高エネルギ領域ともいう）とエネルギが相対的に低い領域（以下、低エネルギ領域ともいう）とが周期的、かつ平面視した状態で縞状になっている。そして、高エネルギ領域は金属ガラス層２を結晶化できるだけの熱エネルギを発生させ、一方、低エネルギ領域は金属ガラス層２を結晶化するだけの熱エネルギを発生するには至らず、該低エネルギ領域の金属ガラス層２は非晶質のままとなる。
【００３９】
このようなエネルギ分布を生じる２光束干渉露光により、金属ガラス層２には、図９（ａ）に示すように高いエネルギ下で結晶化した結晶質部２ｂと、結晶化しない非晶質部２ａとが、このエネルギ分布に対応し、平面視した状態で縞状となり、かつ格子形成部材１２のピッチＰと略同一（１４０ｎｍ程度）となるように形成される。なお、本実施形態では、基板１１Ａ上に１５０ｎｍの金属ガラス層２を形成しているので、一度のレーザー光の照射工程では、結晶質部２ｂは金属ガラス層２の表面上にのみ形成された状態になっている。
【００４０】
続いて、金属ガラス層２に対して純水等の媒質を介して、２０〜５０ｋＨｚの周波数帯で超音波を適宜時間内、例えば１０秒〜３分間程度照射する。ここで、結晶化した金属ガラス層２の結晶質部２ｂは機械的に脆くなっていて、小さな応力でも破壊が生じる。よって、結晶質部２ｂは、脆性を有し機械的に非常に脆いことから、図９（ｂ）に示すように、前記金属ガラス層２における前記結晶質部２ｂのみが選択的に除去されることとなる。
すなわち、基板１１Ａ上に設けた金属ガラス層２に対して、マスク露光を必要とせずに、前記金属ガラス層２を直接パターニングすることが可能となり、製造工程が容易にすることが可能となる。
【００４１】
上述したように、結晶質部２ｂは金属ガラス層２の表面上にのみ形成されていることから、前記金属ガラス層２へのレーザー光照射工程と、該金属ガラス層２に形成された前記結晶質部２ｂを超音波により除去する工程とを、順に複数回繰り返す。
よって、本実施形態のように基板１１Ａ上に設けられた金属ガラス層２の膜厚が大きく、一度のレーザー光の照射工程では、金属ガラス層２の表面上にしか結晶質部２ｂが形成できない場合にも、上記の工程を繰り返すことにより、金属ガラス層２の膜厚全体に結晶質部２ｂを形成することができ、したがって所望の高さの金属ガラス格子を確実に形成することが可能となる。
【００４２】
なお、上記の工程を繰り返す回数は、基板１１Ａ上に形成された金属ガラス２層の膜厚や、レーザー光のエネルギ強度等の条件により適宜変更されるが、回数の目安として金属ガラス層２の膜厚全体に結晶質部２ｂが形成されるまで繰り返し行われる。一度のレーザー光照射工程により金属ガラス層２の膜厚全体に結晶質部２ｂが形成できる際には、当然、工程を繰り返す必要は無く、製造工程がより簡易となる。そして、基板１１Ａ上には、金属ガラス格子に対応する部分の金属ガラス層（非晶質部２ａ）２が残される。
【００４３】
ここで、超音波による結晶質部２ｂの除去工程の後、該結晶質部２ｂに残渣２ｃが残った場合には、図９（ｃ）に示すように、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングによって前記残渣２ｃを除去する。このとき、エッチャントガスとしては、Ｃｌ２とＢＣｌとの混合ガスに、必要に応じてＡｒ，Ｎ２を添加したものを用いることができる。
なお、前記残渣２ｃのエッチングとして、ウエットエッチングを採用してもよい。このとき、エッチャント液としては、硫酸、硝酸、炭酸、塩酸、酢酸、りん酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化銅、塩化鉄等を好適に用いることができる。このようにすれば、上記の媒質を介した超音波照射工程に続けて、同様にウエットの工程で処理することができる。
このようにして、結晶質部２ｂに生じた残渣２ｃを確実に除去することで、形成された格子形成部材１２がより良好なものとなる。
以上の工程により、所定のピッチ（１４０ｎｍ）で配置された格子形成部材１２からなる縞状の金属ガラス格子１４を、基板１１Ａ上に備えた偏光板１を製造することができる。
【００４４】
本実施形態の偏光板１の製造方法では、基板１１Ａ上に設けた金属ガラス層２に、２光束露光法を用いることで周期的なエネルギ分布を有したレーザー光を照射することで、機械的に脆い状態の結晶質部２ｂを縞状に形成している。そして、金属ガラス層２に媒質を介して超音波を照射することで機械的に脆い前記結晶質部２ｂのみを選択的に除去し、基板１１Ａ上に縞状に配置された金属ガラス格子１４を形成できることから、基板１１Ａ上に設けた金属ガラス層２に対して、マスク露光が不要となる。
したがって、偏光板１の製造工程が簡易になって、偏光板１の製造効率が向上し、生産性が高く、信頼性の高い光学特性を有した光学素子を低コストで提供することができる。
また、本発明のプロジェクタ８００は、光学特性が高く、信頼性のある低コストの偏光板１を備えているので、信頼性が高く、しかも低コストとなる。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明についての好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の製造方法によって光学素子として偏光板を形成したが、本発明は回折格子を形成する際にも適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態のプロジェクタの概略構成を示す模式図である。
【図２】偏光板の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図３】偏光板の一実施形態を模式的に示す平面図である。
【図４】偏光板の作用を示す説明図である。
【図５】光変調装置として用いられる液晶装置を模式的に示す断面図である。
【図６】偏光板の製造方法の一実施形態を模式的に示す側断面図である。
【図７】金属ガラスの特性を説明するための図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は２光束干渉露光について説明する図である。
【図９】偏光板の製造方法の一例を模式的に示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，８３１〜８３６…偏光板（光学素子）、２…金属ガラス層、２ａ…非晶質部、２ｂ…結晶質部、２ｃ…残渣、１１Ａ…基板、Ｌ１，Ｌ２…レーザー光、１４…金属ガラス格子、８００…プロジェクタ（投射型表示装置）
【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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