(57)【要約】【課題】優れた光学特性を有し、部品点数の削減及び液晶装置の高機能化を実現可能とする偏光素子、偏光素子の製造方法、液晶装置、及び投射型表示装置を提供する。【解決手段】基板１１Ａと、金属膜をエッチングによりパターニングし基板１１Ａ上に設けられた複数の金属細線１８Ａと、金属膜のエッチング時におけるエッチングガス及びエッチング生成物が化学反応することで各金属細線１８Ａの上端部に形成されてなる堆積膜１１８とを備えた偏光素子１である。そして、堆積膜１１８が金属細線１８Ａの幅よりも大きい。【選択図】図１
2008299178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、金属膜をエッチングによりパターニングし前記基板上に設けられた複数の金属細線と、前記金属膜のエッチング時におけるエッチングガス及びエッチング生成物が化学反応することで前記各金属細線の上端部に形成されてなる堆積膜と、を備え、
前記堆積膜が前記金属細線の幅よりも大きいことを特徴とする偏光素子。
【請求項２】
前記各堆積膜上に設けられる被覆層を有し、隣り合う前記金属細線、該金属細線上に形成された前記堆積膜、前記基板、及び前記被覆層によって囲まれた領域が空間となっていることを特徴とする請求項１に記載の偏光素子。
【請求項３】
隣り合う前記金属細線上に形成された堆積膜が互いに当接することを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光素子。
【請求項４】
基板上に金属膜を形成し、該金属膜をドライエッチングによりパターニングして前記基板上に金属細線を複数形成する偏光素子の製造方法であって、
前記基板上に前記金属膜を形成する工程と、
該金属膜上にマスクを形成し、該マスクを介し前記金属膜を第一エッチングガスにより途中までエッチングする工程と、
前記金属膜のエッチング生成物と化学反応を生じる第二エッチングガスを前記第一エッチングガスに添加するとともに前記金属膜をエッチングして前記金属細線をパターニングし、前記金属細線の上端部に当該金属細線の幅よりも大きい堆積膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第二エッチングガスとして、Ｃ及びＦ元素を含有するガスを用い、前記金属膜としてＡｌを用いることを特徴とする請求項４に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項６】
隣り合う前記金属細線、該金属細線上に形成された前記堆積膜、及び前記基板の間で空間をなす被覆層を前記堆積膜上に形成する工程を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項７】
隣り合う前記金属細線上に形成される堆積膜が互いに接触する間隔となるように、前記金属膜から前記金属細線をパターニングすることを特徴とする請求項４又は５に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏光素子を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項９】
一対の基板間に液晶層を挟持してなり、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側に前記偏光素子が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
請求項８又は９のいずれか一項に記載の液晶装置を光変調装置として備えた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、偏光素子、偏光素子の製造方法、液晶装置、及び投射型表示装置に関するものである。
【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、一対の基板間の内側には、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置を施したものが公知である。
【０００３】
一方、一対の基板の外側（液晶層に対向する面とは異なる面側）には偏光板が配設されており、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。偏光板としては、有機化合物の樹脂フィルムを一方向に延伸することによって、ヨウ素や二色性染料を一定方向に配向させて製造される偏光フィルムのほか、透明な基板（ガラス基板）上に金属からなるグリッドが敷き詰められた構成となるワイヤーグリッド型の偏光板が知られている。
このワイヤーグリッド型偏光板の一番の特徴は、無機材料から構成したため耐久性が優れている点である。このようなワイヤーグリッドとしては、例えば特許文献１，２のような技術が開示されている。
【特許文献１】特表２００３−５１９８１８号公報
【特許文献２】特表２００２−５２０６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで最近では、ワイヤーグリッド型偏光板を単体での使用のみならず液晶パネル内へ組み込む技術が提案されている。このように、偏光素子を内蔵することで部品点数の削減や液晶パネルの高機能化に大きく貢献する。また、ワイヤーグリッド型の偏光素子は、その光学特性がグリッド（導電部材）間に介在する材質に影響を受けることが知られており、グリッド間には屈折率が１となる材料、すなわち空気（若しくは真空雰囲気）が介在した状態とすることが望ましい。
【０００５】
上記した特許文献１は、グリッド間材料に着目しており、空気（もしくは真空）が封入された構造とすることが可能である。しかしながら、特許文献１の偏光素子をセル内に配置する場合には、画素領域のみにカバーガラスを設置しなければならないことや、カバーガラスを配置することによってセル厚が増加する点からも実現性は極めて低い。さらに、特許文献１では具体的な製造方法までは言及されていない。また、特許文献２には、ワイヤーグリッド型の偏光素子を内蔵した技術が開示されているが、グリッド間が平坦化層で埋め込まれているため光学特性が低くなるおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、優れた光学特性を有し、部品点数の削減及び液晶装置の高機能化を実現可能とする偏光素子、偏光素子の製造方法、液晶装置、及び投射型表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の偏光素子は、基板と、金属膜をエッチングによりパターニングし前記基板上に設けられた複数の金属細線と、前記金属膜のエッチング時におけるエッチングガス及びエッチング生成物が化学反応することで前記各金属細線の上端部に形成されてなる堆積膜と、を備え、前記堆積膜が前記金属細線の幅よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
本発明の偏光素子によれば、堆積膜によって金属細線の上部における隙間が狭められたものとなる。例えば堆積膜上に他の材料を積層する場合においても、堆積膜によって金属細線間への入り込みが防止され、金属細線間が大気中に開放されている状態と同等の光学特性を備えたものを得ることができる。よって、偏光素子を液晶装置内に組み込む場合でも、金属細線間に液晶層や配向膜等の別部材が充填されることがなく優れた光学特性を備えたものとなる。
【０００９】
また、上記偏光素子においては、前記各堆積膜上に設けられる被覆層を有し、隣り合う前記金属細線、該金属細線上に形成された前記堆積膜、前記基板、及び前記被覆層によって囲まれた領域が空間となっているのが好ましい。
この構成によれば、上記堆積膜によって金属細線間に空気（もしくは真空）が封入された空間を構成でき、優れた光学特性を備えたものとなる。
【００１０】
また、上記偏光素子においては、隣り合う前記金属細線上に形成された堆積膜が互いに当接するのが好ましい。
この構成によれば、隣り合う金属細線上の堆積膜が互いに当接するので、金属細線間に空気（もしくは真空）が封入された空間を構成することができ、優れた光学特性を備えたものとなる。
【００１１】
本発明の偏光素子の製造方法は、基板上に金属膜を形成し、該金属膜をドライエッチングによりパターニングして前記基板上に金属細線を複数形成する偏光素子の製造方法であって、前記基板上に前記金属膜を形成する工程と、該金属膜上にマスクを形成し、該マスクを介し前記金属膜を第一エッチングガスにより途中までエッチングする工程と、前記金属膜のエッチング生成物と化学反応を生じる第二エッチングガスを前記第一エッチングガスに添加するとともに前記金属膜をエッチングして前記金属細線をパターニングし、前記金属細線の上端部に当該金属細線の幅よりも大きい堆積膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、第二エッチングガスが金属膜のエッチング生成物と化学反応することで金属細線の上端部に形成された堆積膜により金属細線上部の空隙が狭められ、例えば堆積膜上に他の材料を積層する場合においても、堆積膜によって金属細線間への入り込みが防止され、金属細線間が大気中に開放されている状態と同等の光学特性を備えたものを得ることができる。よって、偏光素子を液晶装置内に組み込む場合でも、金属細線間に液晶層や配向膜等の別部材が充填されることがなく優れた光学特性を備えた偏光素子を提供することができる。
【００１３】
また、上記偏光素子の製造方法においては、前記第二エッチングガスとして、Ｃ及びＦ元素を含有するガスを用い、前記金属膜としてＡｌを用いるのが好ましい。
このようにすれば、上述した堆積膜を金属細線上に良好に形成できる。
【００１４】
また、上記偏光素子の製造方法においては、隣り合う前記金属細線、該金属細線上に形成された前記堆積膜、及び前記基板の間で空間をなす被覆層を前記堆積膜上に形成する工程を有するのが好ましい。
このようにすれば、上記堆積膜によって金属細線間に空気（もしくは真空）が封入された空間が構成され、優れた光学特性を有する偏光素子を製造できる。
【００１５】
また、上記偏光素子の製造方法においては、隣り合う前記金属細線上に形成される堆積膜が互いに接触する間隔となるように、前記金属膜から前記金属細線をパターニングするのが好ましい。
このようにすれば、隣り合う金属細線上の堆積膜が互いに接するので、金属細線間に空気（もしくは真空）が封入された空間を構成することで優れた光学特性を有する偏光素子を提供できる。
【００１６】
本発明の液晶装置は、上記偏光素子を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の液晶装置によれば、光学特性に優れた偏光素子を備えているので、信頼性に優れた液晶装置を提供できる。
【００１８】
上記液晶装置においては、一対の基板間に液晶層を挟持してなり、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側に前記偏光素子が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、光学特性に優れた上記偏光素子が内蔵されるので、液晶装置自体の薄型化を図ることができる。
【００１９】
本発明の投射型表示装置は、上記液晶装置を光変調装置として備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の投射型表示装置によれば、光学特性に優れた液晶装置によって光変調を良好に行うことができるので、高精度で高輝度な表示を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明における偏光素子の製造方法及び偏光素子の一実施形態を、図面に基づいて説明する。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に縮尺を適宜変更している。
【００２２】
（偏光素子）
図１（ａ）は本実施形態の偏光素子１を示す部分断面図である。図１（ｂ）は、偏光素子を構成する偏光素子部１１０を示す斜視図である。
偏光素子１は、基板１１Ａと、この基板１１Ａの表面に形成されたワイヤーグリッド偏光層１８と、基板上にワイヤーグリッド偏光層１８を介して設けられる被覆層１１７と、を備えている。
【００２３】
基板１１Ａは、例えばガラスや石英などの透光性材料から構成されている。基板１１Ａには、上方に向けて突出して互いに平行な複数の金属突起体１８Ａ（金属細線）が形成されている。
【００２４】
ワイヤーグリッド偏光層１８は、基板１１Ａ上に部分的に配置された複数の金属突起体１８Ａを有して構成されている。この金属突起体１８Ａは、平面視で縞状パターンを形成しており、例えば、幅Ｗが７０ｎｍ、高さＨが１００ｎｍ、ピッチＰが１４０ｎｍとなっている。
【００２５】
前記金属突起体１８Ａは、詳細については後述するように金属膜をエッチングしてパターニングされることで形成されている。本実施形態では、金属膜を構成する金属材料としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた。
【００２６】
金属突起体１８Ａは、前記金属膜のエッチング時におけるエッチングガス及びエッチング生成物が化学反応することで形成されるデポ膜（堆積膜）１１８を上端部に備えている。このデポ膜１１８は金属突起体１８Ａを保護する保護膜としての機能を奏する。
金属突起体１８Ａの上部には後述する製造工程で用いられる不図示のシリコン酸化物（ＳｉＯ２）が形成されている。このシリコン酸化物は、金属膜１２ａをエッチングする際のマスクＭとして用いられるものである（図４参照）。
【００２７】
前記被覆層１１７は、複数の金属突起体１８Ａ（デポ膜１１８）を覆ってそれらの上面側に配置されている。本実施形態では、被覆層１１７の厚さが２０〜３０ｎｍとなっており、金属突起体１８Ａの高さやピッチ等に応じて適宜設定される。この被覆層１１７は、シリコン酸化物膜をスパッタすることで形成されたものである。
【００２８】
一般に偏光素子は、金属突起体間における屈折率により光学特性が変化する。
以下、図面を参照して、偏光素子の光学特性が金属突起体間の屈折率に依存する点について説明する。
図２（ａ）は、ワイヤーグリッド偏光素子を大気中に解放した構成（金属突起体間の屈折率は１である）における光学特性（透過率及びコントラスト）を示すグラフと概略構成図である。
また、図２（ｂ）は、偏光素子を液晶装置内に実装した場合を想定し、金属突起体間に液晶（屈折率１．６）を充填したときの光学特性を示すグラフと概略構成図である。図２（ｂ）に示される構成では、金属突起体の厚さ方向の先端側が開放されているので、金属突起体間に液晶が充填された状態となっている。
また、図２（ｃ）は、金属突起体と液晶との間に被覆膜（ＳｉＯ２）を形成し、その上に液晶を配したときの光学特性を示すグラフと概略構成図である。
【００２９】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すグラフは、上記各条件の偏光素子に対して金属膜の延在方向に対して垂直な振動方向を有する直線偏光（すなわち偏光素子の透過軸に平行な振動方向の直線偏光）を入射させて透過率（Ｔｐ）を測定した結果と、偏光素子の透過軸に平行な振動方向の直線偏光の透過率（Ｔｐ）と、偏光素子の反射軸に平行な振動方向の直線偏光の透過率（Ｔｓ）との比率として得られるコントラスト（Ｔｐ／Ｔｓ）の測定結果とを示すものである。偏光素子としてはこれら両者（透過率及びコントラスト）の値が大きいほど良好な性能を有していることとなる。
【００３０】
図２（ａ）に示されるように大気中に金属突起体を開放した偏光素子は、可視域において良好な特性を有していることが分かる。
これに対して、図２（ｂ）に示す金属膜の開口部内に液晶が充填されている条件では、可視光領域における透過率の均一性が低下しており、特に青色領域（４４０ｎｍ付近）の落ち込みが激しい。したがって、金属突起体間が高い屈折率を有する物質で充填されると光学特性が低下することを示している。
一方、図２（ｃ）に示される構造の偏光素子は被覆膜（ＳｉＯ２）により液晶が金属突起間に充填されるのを防止するとともに、金属突起間を空気が充填された状態（若しくは、真空状態）としている。この構成により、ワイヤーグリッド偏光素子を液晶中に配しているにもかかわらず図２（ｂ）に示した構造に比べ、透過率及びコントラストの低下がみられず、図２（ａ）の構造と遜色のない良好な光学特性を得ることができる。
【００３１】
ところで、本実施形態の偏光素子１は金属突起体１８Ａ上にデポ膜１１８が形成されている。そのため、このデポ膜１１８により金属突起１８Ａの上端側における空隙が狭められたものとなっている。
【００３２】
よって、デポ膜１１８上に形成される被覆膜１１７は、金属突起体１８Ａ間に充填されることなく金属突起体１８Ａ間を閉塞した状態となっている。本実施形態の偏光素子１は、図１に示したように隣り合う金属突起体１８Ａ、該金属突起体１８Ａ上に形成されたデポ膜１１８、基板１１Ａ、及び被覆層１１７によって囲まれた領域が空洞部１８Ｂを構成している。この空洞部１８Ｂ内には空気（もしくは真空）が封入されたものとなっており、上述したように良好な光学特性を得ることのできるようになっている。
【００３３】
以上述べたように本実施形態の偏光素子１は、金属突起体１８Ａの上端部に形成されたデポ膜１１８によって金属突起体１８Ａの上端側の隙間が狭められ、これにより被覆層１１７が金属突起体１８Ａ間に充填されることなく、空気（もしくは真空）が封入された空洞部１８Ｂを備えたものとなる。よって、後述するように偏光素子１を液晶装置内に組み込む場合でも、図２（ｃ）に示される構造のように良好な光学特性を備えたものとなる。
【００３４】
（偏光素子の製造方法）
次に、上述した偏光素子１の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３は偏光素子１の製造工程を示す断面図である。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、透明なガラス基板等からなる基板１１Ａを用意し、基板１１Ａの一面側に、アルミニウム（Ａｌ）からなるベタ状の金属膜１２ａを形成する。続けて、前記金属膜１２ａ上に、後工程のドライエッチング工程でハードマスクとして機能する無機材料（ＳｉＯ２）からなるベタ状のマスク層ｍを成膜する。
【００３６】
これら金属膜１２ａ及びマスク層ｍを形成する方法としては、蒸着法或いはスパッタ法等の成膜手法を用いることができる。なお、金属膜１２ａを構成する金属としては、アルミニウム以外にも、例えば金、銅、パラジウム、白金、ロジウム、シリコン、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロム、チタン、ルテニウム、ニオブ、ネオジウム、イッテルビウム、イットリウム、モリブデン、インジウム、ビスマス、若しくはその合金のいずれかを用いることができる。
【００３７】
次に、図３（ｂ）に示すように、マスク層ｍ上にレジスト材料をスピンコートにより塗布し、これをプリベークすることでレジスト層１４ａを形成する。次に、例えば波長が２６６ｎｍのレーザ光を露光光として用いた二光束干渉露光法によりレジスト層１４ａを露光する。ここでは、ピッチが可視光の波長以下（例えば１４０ｎｍ）の微細な縞状パターンとなるように露光を行う。露光を行った後、さらにレジスト層１４ａをベーク（ＰＥＢ）し、その後にレジスト層１４ａを現像する。これにより、図３（ｃ）に示すように、縞状のパターンを有するレジスト１４をマスク層ｍ上に形成する。
【００３８】
ここで、二光束干渉露光法を行う露光装置は、例えば図５に示すものを用いることができる。露光装置１２０は、露光光を照射するレーザ光源１２１と、回折型ビームスプリッタ１２２と、モニタ１２３と、ビームエキスパンダ１２４、１２５と、ミラー１２６、１２７と、基板１１Ａを載置するステージ１２８とを備えている。
【００３９】
レーザ光源１２１は、例えば第４高調波の波長が２６６ｎｍであるＮｄ：ＹＶＯ４レーザ装置である。回折型ビームスプリッタ１２２は、レーザ光源１２１から出力された１本のレーザビームを分岐して２本のレーザビームを生成する分岐手段である。そして、回折型ビームスプリッタ１２２は、入射するレーザビームをＴＥ偏光としたときに強度の等しい２本の回折ビーム（±１次）を発生させる構成となっている。モニタ１２３は、回折型ビームスプリッタ１２２から出射した光を受光して電気信号に変換する。露光装置１２０では、この変換された電気信号に基づいて２本のレーザビームの交差角度などの調整を行えるようになっている。
【００４０】
ビームエキスパンダ１２４は、レンズ１２４ａと空間フィルタ１２４ｂとを備えており、回折型ビームスプリッタ１２２で分岐された２本のレーザビームのうちの一方のビーム径を例えば３００ｍｍ程度に広げる構成となっている。同様に、ビームエキスパンダ１２５も、レンズ１２５ａと空間フィルタ１２５ｂとを備えており、２本のレーザビームのうちの他方のビーム径を広げる構成となっている。ミラー１２６、１２７は、ビームエキスパンダ１２４、１２５を透過したレーザビームをそれぞれステージ１２８に向けて反射させる構成となっている。ここで、ミラー１２６、１２７は、反射したレーザビームを交差させることで干渉光を発生させ、この干渉光を基板１１Ａ上のレジスト層１４ａに照射する。
このような露光装置１２０を用いてレジスト層１４ａに干渉光を照射することで、レーザ光源１２１の波長よりも狭い形成ピッチでレジスト１４を形成することができる。
【００４１】
次に、レジスト１４を介してドライエッチング処理を行い、マスク層ｍをパターニングし、図３（ｄ）に示すようにマスクＭを形成する。なお、前記レジスト１４はマスクＭを形成した後に剥離してもよい。仮にレジスト１４を剥離しない場合でも、後述の金属膜１２ａのパターニング時にエッチングされることで除去されるため問題はない。
【００４２】
続いて、マスクＭを介して前記金属膜１２ａをパターニングする。まず、エッチングガス（第一エッチングガス）として三塩化ホウ素(ＢＣｌ３）、塩素（Ｃｌ２）を用いたドライエッチングにより前記金属膜１２ａを途中までエッチングする第一エッチング工程を行う。第一エッチング工程の条件としては、例えば、出力をＲＦ：ＩＣＰ／Ｂｉａｓ（３００／２００Ｗ）、使用するＢＣｌ３ガスの流量を２０ｓｃｃｍ、Ｃｌ２ガスの流量を４０ｓｃｃｍ、圧力を０．７Ｐａ、エッチング時間を１７秒とした。
【００４３】
前記金属膜１２ａを途中までエッチングした後（第一エッチング工程の完了後）、図４（ａ）に示すように上記第一エッチングガス（ＢＣｌ３、Ｃｌ２）に第二エッチングガスとしてＣ及びＦ元素を含有するガス、例えば三フッ化メタン（ＣＨＦ３）を添加するとともに前記金属膜１２ａをエッチングし金属突起体１８Ａをパターニングする第二エッチング工程を行う。第二エッチング工程の条件としては、例えば、出力をＲＦ：ＩＣＰ／Ｂｉａｓ（３００／２００Ｗ）、使用するＢＣｌ３ガスの流量を２０ｓｃｃｍ、Ｃｌ２ガスの流量を４０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３の流量を３ｓｃｃｍ、圧力を０．７Ｐａ、エッチング時間を２０秒とした。
【００４４】
このとき、金属膜１２ａのエッチングの進行に伴って、図４（ｂ）に示すように金属膜１２ａの上端側（マスクＭが形成されている側）に金属膜１２ａのエッチング生成物と化学反応を起こすことでデポ膜１１８が堆積され始める。なお金属膜１２ａ上にはマスクＭが形成されているため、前記デポ膜１１８はマスクＭを覆うことで金属膜１２ａの上端部に形成されることとなる。
【００４５】
このデポ膜１１８は金属膜１２ａをエッチングしたＡｌ、エッチングガスのＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＣＨＦ３を構成するそれぞれの元素を含有した堆積物である。また、ＣＨＦ３（第二エッチングガス）はエッチングガスとして機能することはなく、前記デポ膜１１８を生じさせる機能のみを奏する。なお、第二エッチングガスとしてＣＨＦ３に限定されることはなく、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８等を上記第一エッチングガスに添加するようにしてもよい。
【００４６】
デポ膜１１８が堆積され始めると、図４（ｃ）に示すように金属膜１２ａの上端側におけるエッチングガス（ＢＣｌ３、Ｃｌ２）の進入経路がデポ膜１１８によって狭められてエッチングレートが低下するものの、エッチングは異方的に進行する。これより、金属突起体１８Ａを良好にパターニングするとともに、図４（ｄ）に示すように金属突起体１８Ａの上端部にデポ膜１１８を形成できる。金属突起体１８Ａの上部における隙間は、このデポ膜１１８によって狭められたものとなる。
【００４７】
図６は、本実施形態の製造方法を用いて製造された金属突起体１８Ａの電子顕微鏡写真である。図６に示すように、本実施形態により得られる金属突起体１８Ａは、その上端部にデポ膜１１８が形成されたものとなっている。このように本実施形態の製造方法によれば、デポ膜１１８により金属突起体１８Ａの上部側の空隙を狭めたワイヤーグリッド偏光子１８を提供することができる。
【００４８】
次に、金属突起体１８Ａ（ワイヤーグリッド偏光子１８）上にスパッタ法等を用いてシリコン酸化物膜を形成することで図１に示した被覆層１１７を形成する、このとき、金属突起体１８Ａの上端部に形成されたデポ膜１１８により金属突起体１８Ａ上部側の隙間が狭められたものとなっているので、被覆層１１７は金属突起体１８Ａ間に充填されることがなくデポ膜１１８上で優先的に成長し、成長した結晶粒が金属突起体１８Ａ間の開口領域の上方で当接して開口部の開口端を閉塞する。その後は、被覆層１１７を形成する堆積物（スパッタ粒子等）は、開口部内には入り込むことができず、開口部が空洞になった状態で金属突起体１８Ａ上に被覆層１１７が成膜される。以上の工程により、隣り合う金属突起体１８Ａ、該金属突起体１８Ａ上に形成されたデポ膜１１８、基板１１Ａ、及び被覆層１１７によって囲まれた領域が空洞部１８Ｂを構成するワイヤーグリッド偏光層１８を備える偏光素子１を製造することができる。このような偏光素子１によれば、後述するような液晶装置内部に搭載する場合でもワイヤーグリッド偏光層１８の金属突起体１８Ａ間が液晶や配向膜等によって充填されてしまうことがなく、光学特性が低下することがない。よって、後述するように偏光素子１を液晶装置内に組み込む場合でも、金属細線間に液晶層や配向膜等の別部材が充填されることがなく優れた光学特性を備えたものとなる。
【００４９】
（変形例）
なお、図７に示すように隣り合う金属突起体１８Ａ上のデポ膜１１８が互いに当接するように前記金属膜１２ａのエッチング条件（第一、第二エッチング工程）を調整してもよい。この場合、上記被覆層１１７を形成することなく、金属突起体１８Ａ間に空気（もしくは真空）が封入された空間を構成することができる。よって、後述するような液晶装置内部に搭載する場合でも光学特性が低下することがなく、しかも被覆層１１７が設けられていないので、液晶装置の薄型化を実現することができる。また、隣り合う金属突起体１８Ａ上のデポ膜１１８が近接しており、金属突起体１８Ａの上端側の隙間が非常に小さい場合（例えば、数ｎｍ程度）にも被覆層１１７を形成しなくてもよい。この場合、デポ膜１１８同士の隙間が非常に小さいことから金属突起１８Ａ間に液晶や配向膜が充填されてしまうことがなく、光学特性が低下するのを防止できる。
【００５０】
（プロジェクタ）
図８は、本発明の投射型表示装置の一実施形態として、プロジェクタ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。
【００５１】
図８において、８１０は光源、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は投射レンズである。
【００５２】
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。
【００５３】
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、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、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及び出射レンズ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、青色光が青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。
【００５４】
各光変調装置８２２〜８２４により変調された３つの色光は、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。
【００５５】
ここで、本実施形態のプロジェクタにおいては、光変調装置８２２〜８２４として図９に示すような液晶装置を採用している。
【００５６】
（液晶装置）
図９は液晶装置８２２〜８２４の断面模式図であって、該液晶装置８２２〜８２４は、一対の基板１０，２０間に液晶層５０が挟持された構成を有している。
【００５７】
基板１０は素子基板であって、基板本体１０Ａ上に、ワイヤーグリッド偏光層１８と、画素電極９と、配向膜２１とを備えた構成となっている。なお、基板１０は、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。一方、基板２０は対向基板であって、基板本体２０Ａ上に、ワイヤーグリッド偏光層１８と、対向電極２３と、配向膜２２とを備えた構成となっている。
【００５８】
本実施形態では、ワイヤーグリッド偏光層１８、基板本体１０Ａ（２０Ａ）によって、ワイヤーグリッド型の偏光素子１９が構成されている。基板本体１０Ａ，２０Ａは、液晶装置用の基板であると同時に、偏光素子用の基板としての機能もかねている。偏光素子１９は、上述した偏光素子の製造方法を用いて製造されたものである。
【００５９】
ワイヤーグリッド型の偏光素子１９上に形成される前記配向膜２１，２２は、例えばポリイミド等の有機材料にラビング処理を施したものが用いられる。
【００６０】
図９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。
【００６１】
ここで、基板１０側に設けられるワイヤーグリッド偏光層１８と、基板２０側に設けられるワイヤーグリッド偏光層１８とは、互いの金属突起体１８Ａが交差するよう構成されている。
【００６２】
このようなワイヤーグリッド偏光層１８により、光源８１０から射出された各色光を偏光選択して直線偏光のみを液晶層５０に透過させることが可能となっている。
ワイヤーグリッド偏光層１８は、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された多数の金属突起体１８Ａにより構成されていることにより、金属突起体１８Ａの延在方向に対して略平行方向に振動する偏光に対しては反射させ、金属突起体１８Ａに延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光については透過させる反射型偏光素子として機能させることができる。
【００６３】
つまり、ワイヤーグリッド偏光層１８は、当該ワイヤーグリッド偏光層１８に入射した光の偏光方向により、偏光選択が行なわれる。そのため、図１０に示すように、ワイヤーグリッド偏光層１８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、ワイヤーグリッド偏光層１８の延在方向と平行な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｙを反射することになる。
【００６４】
したがって、ワイヤーグリッド偏光層１８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。
【００６５】
このような液晶装置８２２〜８２４は、上述したように基板１０（２０）の内側に組み込まれたワイヤーグリッド偏光層１８を介して液晶層５０に直線偏光が入射され、該液晶層５０において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ものとしている。よって、位相制御された光は、反対側の基板２０（１０）の内側に組み込まれたワイヤーグリッド偏光層１８を選択透過して、変調されることになる。本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光層１８は上述したように金属突起体１８Ａ間が配向膜２１、２３、及び液晶５０等によって充填されてしまうことがなく、優れた光学特性を備えたものとなっている。
【００６６】
本実施形態においては、偏光素子を液晶パネル内に組み込んだ構成であることから、基板本体１０Ａ，２０Ａが、液晶装置用の基板と、偏光素子用の基板との機能をかねることになる。これにより、部品点数を削減することができるので装置全体が薄型化でき、液晶装置の機能を向上させることができる。さらに、装置構造が簡略化されるので、コスト削減を図ることができる。
【００６７】
また、図８に示すように、液晶装置８２２〜８２４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。
【００６８】
上記プロジェクタ８００は、偏光素子を組み込んだ液晶装置を光変調手段として備えている。
上述したように、本実施形態の液晶装置８２２〜８２４は、上述したように光学特性の高いワイヤーグリッド偏光層１８を有しているので表示不良や信頼性の低下が生じず、また低消費電力で表示の明るさにも優れたものである。よって、本発明のプロジェクタ８００は、上記液晶装置８２２〜８２４を光変調手段として備えたことから、信頼性が高く優れた表示特性を有したものとなる。
【００６９】
なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、実施形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では３板式のプロジェクタ（投射型表示装置）を例にして説明したが、単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。
【００７０】
また、本発明の液晶装置を、プロジェクタ以外の電子機器に適用することも可能である。その具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、上述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、例えばＩＣカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】偏光素子を示す部分断面図及び斜視図である。
【図２】構造の差異による偏光素子の光学特性の変化を示すグラフ及び概略構成図。
【図３】偏光素子の製造工程説明図である。
【図４】図３に続く偏光素子の製造工程説明図である。
【図５】偏光素子の製造に用いる露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】偏光素子の断面構造及び従来の構造を示す写真である。
【図７】偏光素子の変形例に係る構成を示す図である。
【図８】プロジェクタを示す概略構成図である。
【図９】光変調装置として用いられる液晶装置の概略構成図である。
【図１０】偏光層の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…偏光素子、１１Ａ…基板、１２ａ…金属膜、１８Ａ…金属突起体（金属細線）、１９…偏光素子、１１７…被覆膜、１１８…デポ膜（堆積膜）、８００…プロジェクタ（投射型表示装置）、８２２〜８２４…液晶装置
【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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