(57)【要約】【課題】高い環境性を有し、高温にさらされても偏光特性が低下しにくいワイヤーグリッド型の偏光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板に平面視でストライプ状に設けられた複数の金属層と、前記複数の金属層のうち一の金属層の表面に設けられた誘電体層と、を備える偏光素子の製造方法であって、酸素ガス雰囲気中において、前記複数の金属層の表面を酸化させることによって、前記誘電体層を形成する工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に平面視でストライプ状に設けられた複数の金属層と、
前記複数の金属層のうち一の金属層の表面に設けられた誘電体層と、を備える偏光素子の製造方法であって、
酸素ガス雰囲気中において、前記複数の金属層の表面を酸化させることによって、前記誘電体層を形成する工程を有することを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項２】
前記酸素ガスは、オゾンガスであることを特徴とする請求項１に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項３】
前記誘電体層を形成する工程において、紫外光を照射することを特徴とする請求項１または２に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項４】
前記複数の金属層の間の領域において、前記基板に溝を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属層はアルミニウム、銀、銅、クロム、チタン、ニッケル、タングステン、鉄の中から選ばれる材料であり、
前記誘電体層は前記金属層の酸化物であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光素子。
【請求項６】
光源と、
前記光源から射出された光が入射する液晶電気光学素子と、
前記液晶電気光学素子を通過した光を被投射面に投射する投射光学系と、
前記光源から射出された光の光路上の前記光源と前記液晶電気光学素子との間と、前記液晶電気光学素子を通過した光の光路上の前記液晶電気光学素子と前記投射光学系との間と、のうち少なくとも一方に、請求項１から５のいずれか１項に記載の偏光素子が設けられたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項７】
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と前記液晶層との間に、請求項１から５いずれか１項に記載の偏光素子が設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光素子及び偏光素子の製造方法、液晶装置、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な電気光学装置の光変調装置として、液晶が用いられている。液晶装置の構造として、対向配置された一対の基板間に、液晶層が挟持されているものが広く知られている。また、所定の偏光を液晶層に入射するための偏光素子や、電圧無印加時に液晶分子の配列を制御する配向膜を備える構成が一般的である。
【０００３】
偏光素子としては、ヨウ素や二色性染料を含む樹脂フィルムを一方向に延伸することで、延伸方向にヨウ素や二色性染料を配向させて製造するフィルム型の偏光素子や、透明な基板上にナノスケールの金属細線を敷き詰めて形成されるワイヤーグリッド型の偏光素子が知られている。
【０００４】
ワイヤーグリッド型偏光素子は無機材料から構成されるため、耐熱性に優れているという特長を有しており、特に耐熱性が要求される分野に使用される。例えば、液晶プロジェクターのライトバルブ用の偏光素子として使用される。このようなワイヤーグリッド型の偏光素子としては、例えば、特許文献１に挙げるような技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−７３７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、基板上の金属格子を熱処理で酸化させ、金属格子表面に酸化膜を形成することで、耐環境性に優れた偏光素子を提供できるとしている。しかしながら、特許文献１に示された方法では、基板を５００℃以上の温度で処理するため、基板の割れや変形が生じる。また、金属格子自体も熱膨張により損傷を受け、偏光素子の特性を決める金属格子の高さや幅などの寸法が熱処理前後で変化する。そのため、偏光素子全体で均一な偏光特性を発現することができないという課題がある。さらに、液晶装置の動作時に温度が上昇した場合、金属格子が変質するため、偏光特性が低下するという課題がある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明による偏光素子の製造方法は、基板に平面視でストライプ状に設けられた複数の金属層と、前記複数の金属層のうち一の金属層の表面に設けられた誘電体層と、を備える偏光素子の製造方法であって、酸素ガス雰囲気中において、前記複数の金属層の表面を酸化させることによって、前記誘電体層を形成する工程を有することを特徴とする。
【０００８】
この方法では、緻密性の高い金属酸化層によって金属層の表面を覆うことができるため、偏光素子が組み込まれた液晶装置等の動作時に温度が上昇しても、酸化等による金属層の劣化が起こりにくくなる。その結果、偏光特性が低下しにくい偏光素子を、比較的低温にて製造できる。
【０００９】
本発明においては、前記酸素ガスは、オゾンガスであることを特徴とする。
【００１０】
この方法では、金属層の酸化速度を向上させることができるため、生産性の高い製造方法を提供できる。また、金属酸化層の緻密性を高めることができるため、耐酸化性及び耐磨耗性を更に向上させることができる。
【００１１】
本発明においては、前記誘電体層を形成する工程において、紫外光を照射することが好ましい。
【００１２】
この方法では、オゾンの分解反応を促進させ、低温で酸化膜を形成することができる。また、金属酸化層の緻密性を高めることができるため、耐酸化性及び耐磨耗性を更に向上させることができる。
【００１３】
本発明においては、前記複数の金属層の間の領域において、前記基板に溝を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００１４】
この方法では、基板と金属層界面の実効的な屈折率を減少させ、界面での反射を抑制することができる。その結果、ＴＭ波の透過率を増加させ、明るい偏光素子を得ることができる。
【００１５】
本発明においては、前記複数の金属層はアルミニウム、銀、銅、クロム、チタン、ニッケル、タングステン、鉄の中から選ばれる材料であり、前記誘電体層は前記複数の金属層の酸化物であることが好ましい。
【００１６】
この方法によれば、高温環境下で使用する場合、金属層の酸化を抑制することができるため、偏光素子の偏光特性の劣化を抑制することができる。
【００１７】
本発明の投射型表示装置は、光源と、前記光源から射出された光が入射する液晶電気光学素子と、前記液晶電気光学素子を通過した光を被投射面に投射する投射光学系と、前記光源から射出された光の光路上の前記光源と前記液晶電気光学素子との間と、前記液晶電気光学素子を通過した光の光路上の前記液晶電気光学素子と前記投射光学系との間と、のうち少なくとも一方に、上述の偏光素子が設けられたことを特徴とする。
【００１８】
この構成にすることで、耐熱性の高い偏光素子が備えられるため、高出力の光源を用いても、酸化等による偏光素子の劣化を抑えられる。そのため、信頼性が高く優れた表示特性を有する投射型表示装置とすることができる。
【００１９】
本発明の液晶装置は、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と前記液晶層との間に、上述の偏光素子が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、光学特性や信頼性に優れた偏光素子を備えた液晶装置を提供できる。
【００２１】
本発明の電子機器は、上述の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、表示品質及び信頼性に優れる電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る偏光素子の概略図である。
【図２】第１実施形態の偏光素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例に係る偏光素子の概略図である。
【図４】電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図である。
【図５】液晶装置の構成を示す概略図である。
【図６】液晶装置を搭載した電子機器として携帯電話機の構成を示す斜視図である。
【図７】反射型偏光素子のＹＺ断面を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る偏光素子及び偏光素子の製造方法について説明する。図１は本実施形態の偏光素子１Ａの概略図であり、図１（ａ）は部分斜視図、図１（ｂ）は偏光素子１ＡをＹＺ平面で切った部分断面図である。
【００２４】
なお、以下の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、金属層１２が設けられている基板１１の面１１ｃと平行な面をＸＹ平面とし、金属層１２の延在方向をＸ軸方向とする。金属層１２の配列軸はＹ軸方向である。また、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせている。
【００２５】
（偏光素子）
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、偏光素子１Ａは、基板１１と、基板１１上であって、平面視においてストライプ状に形成された複数の金属層１２と、一の金属層１２を被覆する誘電体層１３とを備えている。誘電体層１３は、金属層１２のＸ軸方向に延在する第１側面１２ａと該第１側面１２ａに対向する第２側面１２ｂと頂部１２ｃとを被覆している。
【００２６】
基板１１として、ガラス基板を用いた。しかし、基板１１は透光性を有する材料であればよく、例えば、石英、プラスチック等を用いてもよい。なお、偏光素子１Ａを適用する用途によっては、偏光素子１Ａが蓄熱して高温になる場合があるため、基板１１の材料としては、耐熱性の高いガラスや石英を用いることが好ましい。
【００２７】
金属層１２の材料としては、可視域において光の反射率が高い材料が用いられる。本実施形態では金属層１２の材料としてアルミニウムを用いた。アルミニウムの他、たとえば銀、銅、クロム、チタン、ニッケル、タングステン、鉄などの金属材料等を用いても良い。
金属層１２の第１側面１２ａと第２側面１２ｂと頂部１２ｃとには、誘電体層１３が形成されている。誘電体層１３の材料としては、可視域において光透過率の高い材料、例えば酸化アルミニウムのような誘電体材料が用いられる。本実施例では、誘電体層１３として金属層１２の酸化物が用いられている。後述するように、誘電体層１３は金属層１２を酸化させることによって形成することができる。
【００２８】
互いに隣接する２つの金属層１２の間には溝部１５が設けられている。溝部１５は、可視光の波長よりも短い周期でＹ軸方向に略均等な間隔で設けられている。金属層１２と誘電体層１３は互いに同じ周期でＹ軸方向に配列されている。例えば、金属層１２の高さＨ１は、５０〜２００ｎｍであり、金属層１２のＹ軸方向の幅Ｌ１は、４０ｎｍである。誘電体層１３の高さＨ２は、１０〜１００ｎｍであり、誘電体層１３のＹ軸方向の幅Ｌ２は、５〜３０ｎｍである。誘電体層１３の幅Ｌ２は、金属層１２の側面における誘電体層１３の厚さ、と言うこともできる。また、互いに隣接する２つの誘電体層１３の間隔Ｓ（溝部１５のＹ軸方向の幅）は、７０ｎｍであり、周期Ｐ（ピッチ）は、１４０ｎｍである。
【００２９】
このように、金属層１２と誘電体層１３とを備えた偏光素子１Ａは、上述したように金属層１２の延在方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に振動する直線偏光であるＴＭ波２１を透過させ、金属層１２の延在方向（Ｘ軸方向）に振動する直線偏光であるＴＥ波２２を反射させるようになっている。
【００３０】
（偏光素子の製造方法）
次に、本実施形態の偏光素子１Ａの製造方法について説明する。図２は、第１実施形態における偏光素子の製造方法を示す工程図である。本実施形態における１Ａの製造方法は、基板１１上に、平面視においてストライプ状に複数の金属層１２を形成する金属層形成工程と、金属層１２の第１側面１２ａと第２側面１２ｂと頂部１２ｃとに誘電体層１３を形成する誘電体層形成工程と、を含むものである。以下、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図２（ａ）の金属層形成工程では、基板１１の面１１ｃの上に金属層１２を形成する。具体的には、基板１１上に、アルミニウムを成膜し、当該誘電体上にレジスト膜を形成する。次いで、レジスト膜を露光し、その後に現像して、ストライプ状のパターンをレジスト膜に形成する。次いで、形成したレジスト膜をエッチングマスクとして用いて、導電体を基板１１面までエッチングする。その後、レジスト膜を除去することにより、図２（ａ）に示すように、基板１１上にストライプ状に配置された複数の金属層１２が形成される。
【００３２】
図２（ｂ）の誘電体層形成工程では、金属層１２の第１側面１２ａと第２側面１２ｂと頂部１２ｃとに誘電体層１３を形成する。具体的には、オゾンガスが５０Ｐａから１００Ｐａの範囲で制御された石英等の真空容器内に、金属層１２が形成された基板１１を配置する。次に、Ｄｅｅｐ−ＵＶランプから出力される紫外光（波長＜３１０ｎｍ）を、基板１１の面１１ｃ側から照射する。
【００３３】
例えば、紫外光強度は１２０ｍＷ/ｃｍ2である。オゾンガスは、波長２２０ｎｍから３００ｎｍの範囲で高い吸収係数を有するため、光吸収反応の結果、効率よく高いエネルギーをもつ励起状態の酸素原子を生成できる。この励起酸素原子は、通常の酸素原子よりも拡散係数（活性度）が大きく、高い酸化速度を示す。また、熱酸化に比べ低温で酸化膜を生成できる。本工程では、基板１１の面１１ｃとは反対側からハロゲンランプを照射し、基板温度を１５０℃に上げることで、酸化反応を更に促進させた。
【００３４】
これらの環境下で２０分のオゾン酸化を行ったところ、金属層１２の表面に厚さ（Ｌ２）が３０ｎｍのアルミニウム酸化膜（誘電体層１３）が形成された。誘電体層１３の厚みは、可視光に付与する位相差の大きさに応じて、適宜設定することができる。以上の工程を経ることにより、偏光素子１Ａを製造することができる。
【００３５】
本実施形態による製造方法によれば、従来と比較して低温において金属層１２の酸化膜（誘電体層１３）を形成することができる。そのため、基板の割れや変形が生じることを低減することができるとともに、偏光素子の特性を決める金属層１２の高さや幅などの寸法が熱処理前後で変化することを低減することができる。そのため、偏光素子１Ａの偏光特性の面内での均一性を高めることができる。
【００３６】
また、本実施形態による製造方法によれば、金属層１２の第１側面１２ａと第２側面１２ｂと頂部１２ｃとを、従来よりも緻密な誘電体層１３によって覆うことができる。そのため、使用時に温度が上昇しても、酸化等による金属層１２の劣化を防止することができるため、その結果、偏光特性の低下を低減することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の偏光素子１Ａの作用について説明する。
上述したように、本実施形態の偏光素子１Ａにおいては、金属層１２がアルミニウム等の可視域において光反射率の高い材料により形成されている。また、誘電体層１３は、酸化アルミニウム等の可視域で光透過率の高い材料により形成されている。
【００３８】
このように、偏光素子１Ａを金属層１２と誘電体層１３との積層構造とすることで、金属層の延在方向と直交する方向に振動する直線偏光であるＴＭ波２１を透過させ、金属層の延在方向に振動する直線偏光であるＴＥ波２２を反射させることができる。
【００３９】
つまり、基板１１の誘電体層１３側から入射したＴＥ波２２は、誘電体層１３を通過する際に位相差を付与され、金属層１２(ワイヤーグリッドとして機能)で反射される。この反射したＴＥ波２２は、誘電体層１３を通過する際に更に位相差を付与され、干渉効果により減衰される。
また、金属層１２の両側面及び上面全体が従来よりも緻密な誘電体層１３によって覆われているため、酸化等による金属層の劣化を防止して、偏光分離機能の低下を抑制できる。金属層１２の残りの側面の面積は、金属層１２の全表面積と比較して非常に小さいため、金属層１２の残りの側面は誘電体層１３に覆われている必要はないが、覆われていても良い。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、使用時に温度が上昇しても偏光特性が低下しにくい偏光素子１Ａを得ることができる。
【００４１】
［第１実施形態の変形例］
図３は、第１実施形態の変形例に係る偏光素子１Ｂの説明図である。本実施形態の偏光素子１Ｂは、第１実施形態の偏光素子１Ａと一部共通している。異なるのは、金属層１２間に基板１１よりも屈折率の低い領域１６を有することである。
【００４２】
図３に示す様に、偏光素子１Ｂは、偏光素子１Ａの構成に加え、互いに隣り合う２つの金属層１２の間に基板１１よりも屈折率の低い領域１６を有している。
領域１６は、互いに隣り合う２つの金属層１２の間に露出した基板１１をドライエッチング等で除去することで形成される。掘り下げる深さＨ３は、金属層１２の高さＨ１と同程度である。
この構成により、基板と金属層界面の実効的な屈折率を減少させることができため、界面でのＴＭ波２１の反射を抑制し、結果としてＴＭ波２１の透過率を上昇させることができる。
【００４３】
［投射型表示装置］
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図４に示すプロジェクター８００は、光源８１０、ダイクロイックミラー８１３、８１４、反射ミラー８１５、８１６、８１７、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９、射出レンズ８２０、光変調部８２２、８２３、８２４、クロスダイクロイックプリズム８２５、投射レンズ８２６、を有している。
【００４４】
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ー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。
【００４５】
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、赤色光用の光変調部８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用の光変調部８２３に入射される。青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過し、長い光路による光損失を防ぐために設けられた入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９及び射出レンズ８２０を含むリレー光学系８２１を介して、青色光が光変調部８２４に入射される。
【００４６】
光変調部８２２〜８２４は、液晶ライトバルブ８３０を挟んで両側に、入射側偏光素子８４０と射出側偏光素子部８５０と、が配置されている。入射側偏光素子８４０は、光源８１０から射出された光の光路上の、光源８１０と液晶ライトバルブ８３０との間に設けられている。また、射出側偏光素子部８５０は、液晶ライトバルブ８３０を通過した光の光路上の、液晶ライトバルブ８３０と投射レンズ８２６との間に設けられている。入射側偏光素子８４０と射出側偏光素子部８５０とは、互いの透過軸が直交して（クロスニコル配置）配置されている。
【００４７】
入射側偏光素子８４０は反射型の本発明による偏光素子であり、透過軸と直交する振動方向の光を反射させる。
【００４８】
一方、射出側偏光素子部８５０は、第１偏光素子（プリ偏光板、プリポラライザーと同義）８５２と、第２偏光素子８５４と、を有している。第１偏光素子８５２には、本発明による偏光素子に光吸収層を追加した偏光素子を用いる。また、第２偏光素子８５４は、有機材料を形成材料とする偏光素子である。第１偏光素子８５２および第２偏光素子８５４は、いずれも吸収型の偏光素子であり、第１偏光素子８５２と第２偏光素子８５４とが協働して光を吸収している。
【００４９】
一般に、有機材料で形成される吸収型の偏光素子は、熱により劣化しやすいことから、高い輝度が必要な大出力のプロジェクターの偏光手段として用いる事が困難である。しかし、本発明のプロジェクター８００では、第２偏光素子８５４と液晶ライトバルブ８３０との間に、耐熱性の高い無機材料で形成された第１偏光素子８５２を配置しており、第１偏光素子８５２と第２偏光素子８５４とが協働して光を吸収している。そのため、有機材料で形成される第２偏光素子８５４の劣化が抑えられる。
【００５０】
各光変調部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。
【００５１】
以上のような構成のプロジェクター８００は、上述した本発明の偏光素子を用いることとしているため、高出力の光源を用いても偏光素子の劣化が抑えられる。そのため、信頼性が高く優れた表示特性を有するプロジェクター８００とすることができる。
【００５２】
［液晶装置］
図５は、本発明にかかる偏光素子を備えた液晶装置３００の一例を示した断面模式図である。本実施形態の液晶装置３００は、素子基板３１０，対向基板３２０の間に液晶層３５０が挟持され構成されている。
【００５３】
素子基板３１０は偏光素子３３０を備え、対向基板３２０は偏光素子３４０を備えている。偏光素子３３０および偏光素子３４０は、前述した第１実施形態の偏光素子である。
【００５４】
偏光素子３３０は基板本体３３１と金属層３３２及び保護膜３３３を、偏光素子３４０は基板本体３４１と金属層３４２及び保護膜３４３をそれぞれに備えている。ただし、金属層３３２および金属層３４２各々が備えている誘電体層１３は図示していない。本実施形態では、基板本体３３１、３４１は偏光素子の基板であると同時に液晶装置用の基板も兼ねている。また、金属層３３２と金属層３４２は、互いに交差するように配置されている。いずれの偏光素子も、金属層が内面側（液晶層３５０側）に配置されている。
【００５５】
偏光素子３３０の液晶層３５０側には、画素電極３１４や不図示の配線やＴＦＴ素子を備え、配向膜３１６が設けられている。同様に、偏光素子３４０の内面側には、共通電極３２４や配向膜３２６が設けられている。
【００５６】
このような構成の液晶装置においては、基板本体３３１，３４１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から、部品点数を削減することができる。そのため、装置全体が薄型化でき、液晶装置３００の機能を向上させることができる。更に、装置構造が簡略化されるので、製造が容易であるとともにコスト削減を図ることができる。
【００５７】
［電子機器］
次に、本発明の電子機器に係る他の実施形態について説明する。図６は、図５に示した液晶装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。図６に示す携帯電話（電子機器）１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。これにより、信頼性に優れ、高品質な表示が可能な表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。
【００５８】
また、本発明の液晶装置は、上記携帯電話の他にも、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、プロジェクター、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができる。
【００５９】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００６０】
［偏光素子の試作検証および信頼性評価］
発明の効果を確認するため、偏光素子を作成し、信頼性試験後の光学特性を評価した。
評価においては、本発明の偏光素子を液晶プロジェクターのライトバルブ用の偏光素子として適用することを想定した。本発明の偏光素子は、無機材料で形成されており耐熱性が高いことから、前述した高出力の光源を有する液晶プロジェクターの入射側偏光素子として適用できる。
【００６１】
このような入射側偏光素子には、ＴＭ光に対して高い透過率を有し、ＴＥ光に対しては高い反射率を有するとともに低い透過率を有する必要がある。具体的には、ＴＭ光の透過率Ｉ（ＴＭ）が８０％より大きく、ＴＥ光の透過率Ｉ（ＴＥ）が１％より小さいと使用上問題なく、Ｉ（ＴＭ）／Ｉ（ＴＥ）で定義されるコントラストは１００以上だとより好ましい。また、ＴＥ光の透過率が、初期値から１０％変化した時間を偏光素子の製品寿命と定義した。
【００６２】
試作水準を表１に示す。誘電体層１３の幅Ｌ２は、上述したオゾン酸化の処理時間で制御した。各サンプルとも、アルミニウム（金属層１２）の高さＨ１：１６０ｎｍ、溝部１５の幅Ｓ：７０ｎｍ、誘電体層１３（あるいは金属層１２）の周期Ｐ：１４０ｎｍは共通である。サンプルＮｏ．１はオゾン処理をしていない比較例であり、金属層１２の表面には自然酸化膜が形成されている。当該自然酸化膜は本発明による誘電体層１３とは異なるものであるが、便宜上、表１では、サンプルＮｏ．１の自然酸化膜の厚さを誘電体層幅Ｌ２として表示してある。図７に、Ｎｏ．２，３，４のＳＥＭ観察結果を示す。観察では、誘電体層幅を測定するため、アルミニウムを溶解することによって誘電体層１３を顕在化した。
【００６３】
【表１】
2012002972.tif 000003
【００６４】
上記で作製したサンプルに対し、３００℃の大気環境下で信頼性試験を行った。次の表２に、ＴＥ光の透過率が、初期値から１０％変化した寿命時間とＮｏ．１を基準とした場合の延命倍率を示す。測定には、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ−４１００を用いた。
【００６５】
【表２】
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【００６６】
この結果から、誘電体層の形成により寿命時間は大幅に増加し、Ｎｏ．３（誘電体層幅２０ｎｍ）で最も延命倍率が高い値を示した。ここで形成した誘電体層１３（酸化アルミニウム）は、金属層１２（アルミニウム）に比べ格子定数が２０％ほど大きい。よって、Ｎｏ．４のように、オゾン処理をする前の金属層１２の幅（６０ｎｍ）に対し４０％以上、金属層を誘電体層１３で置き換えると、体積変化にともない結晶欠陥が生じ、その結果、酸素がそれを導入経路とし酸化が進行したと考えられる。以上から、試作した偏光素子の場合には、誘電体層１３の幅Ｌ２を、オゾン処理をする前の金属層１２の幅の２５％以上４０％以下の範囲で制御すると最も製品寿命の長い偏光素子を作製できることが分かった。
【００６７】
これらの結果より、本発明の構成を備える反射型偏光素子が良好な光学特性を有することが確認でき、本発明の構成が課題解決に有効であることが確かめられた。
【符号の説明】
【００６８】
１Ａ，１Ｂ…偏光素子、１１…基板、１２…金属層、１２ａ…第１側面、１２ｂ…第２側面、１２ｃ…頂部、１３…誘電体層、１５…溝部、１６…屈折率の低い領域、２１…ＴＭ波、２２…ＴＥ波、３００…液晶装置、３１０…素子基板、３２０…対向基板、３５０…液晶層、８００…プロジェクター（投射型表示装置）、８１０…光源（照明光学系）、８２６…投射レンズ（投射光学系）、８５２…第１偏光素子（偏光素子）、１３００…携帯電話（電子機器）。
【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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