(57)【要約】【課題】高い環境性を有し、従来よりも均一な光学特性を発現する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】基板と、前記基板の一面に平面視略ストライプ状に設けられた金属層と、該金属層の両側面及び頂部を被覆する第１の誘電体層と、該第１の誘電体層上に設けられ、可視光の吸収率が第１の誘電体層の吸収率よりも高い第２の誘電体層とを備えると共に、前記第２の誘電体層の各々が、前記第１の誘電体層の短手方向の両側面のうち一方の側面に設けられた第１部材と、前記第１の誘電体層の他方の側面に設けられた第２部材とを含み、前記第１部材と前記第２部材は、前記第１の誘電体層の頂部において重畳していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一面にストライプ状に設けられ、第１の誘電体層および第２の誘電体層を備える複数の金属層と、
を備える偏光素子であって、
前記第２の誘電体層の光吸収率は前記第１の誘電体層の光吸収率よりも高く、
前記複数の金属層のうち第１の金属層が有する複数の側面のうち互いに対向する２つの側面および該第１の金属層の頂部において、該第１の金属層が備える前記第１の誘電体層は、該第１の金属層が備える前記第２の誘電体層と該第１の金属層との間に設けられ、
前記第１の金属層が備える前記第２の誘電体層の前記基板側の端部は、前記基板の一面と前記第１の金属層の頂部との間に位置する
ことを特徴とする偏光素子。
【請求項２】
前記第２の誘電体層は、第１の部材と第２の部材とを含み、
前記第１の金属層に設けられた前記第１の部材と前記第２の部材とは、前記第１の金属層の頂部において互いに重畳し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】
前記第１の金属層は前記基板の一端側に設けられ、
前記複数の金属層のうち第２の金属層は前記基板の他端側に設けられ、
前記第１の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積よりも大きく、
前記第１の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積よりも小さい、
ことを特徴とする請求項２に記載の偏光素子。
【請求項４】
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、
前記第１の誘電体層は前記複数の金属層の酸化物であり、
前記第２の誘電体層は、シリコン、ゲルマニウム、モリブデン、テルルの中から選ばれる材料からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項５】
前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いに同じ材料からなることを特徴とする請求項４に記載の偏光素子。
【請求項６】
前記複数の金属層の間の領域において、前記基板に溝が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項７】
基板と、
前記基板の一面に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第１の誘電体層と、
前記第１の誘電体層の上に設けられ第１の部材と第２の部材とを含む第２の誘電体層と、
を備えた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、前記基板の一面に設けられた前記複数の金属層の表面を酸化させることによって、前記第１の誘電体層を形成する工程と、
前記第１の部材の材料を、前記一の金属層が有する複数の側面のうち一の側面に相対する第１の方向から、前記第１の誘電体層の上に堆積させることで、前記第１の部材を形成する工程と、
前記第２の部材の材料を、前記一の金属層が有する複数の側面のうち前記一の側面と対向する他の側面に相対する第２の方向から、前記第１の誘電体層の上層に堆積させることで、前記第２の部材を形成する工程と、を有することを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１の部材を形成する工程では、前記第１の部材の前記基板側の端部が前記基板の一面と前記一の金属層の頂部との間に位置するように、前記第１の部材の材料を前記第１の誘電体層の上に堆積させ、
前記第２の部材を形成する工程では、前記第２の部材の前記基板側の端部が前記基板の一面と前記一の金属層の頂部との間に位置するように、前記第２の部材の材料を前記第１の誘電体層の上層に堆積させることを特徴とする請求項７に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項９】
前記第２の部材を形成する工程において、前記一の金属層の頂部において前記第２の部材が前記第１の部材に重なるように前記第２の部材を形成することを特徴とする請求項７または８に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の金属層のうち第１の金属層は前記基板の一端側に設けられ、
前記複数の金属層のうち第２の金属層は前記基板の他端側に設けられ、
前記第１の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積よりも大きく、
前記第１の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積よりも小さい、
ことを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１１】
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、
前記第１の誘電体層は前記複数の金属層の酸化物であり、
前記第２の誘電体層は、シリコン、ゲルマニウム、モリブデン、テルルの中から選ばれる材料からなることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いに同じ材料からなることを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１３】
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７から１２のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１４】
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７から１３のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１５】
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７から１４のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１６】
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６のいずれか一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１７】
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６いずれか一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１８】
請求項１７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。また、反射率が抑制された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２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
【特許文献２】特開２０１０−７２５９１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。
特許文献２では、光反射層の上に光吸収層が設けられたワイヤーグリッド型偏光素子の製造方法が開示されているが、光反射層の上面と側面とに酸化膜が設けられ、該酸化膜の上に光吸収層が設けられたワイヤーグリッド型偏光素子の製造方法は開示されていない。
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、本発明の偏光素子は、基板と、前記基板の一面にストライプ状に設けられ、第１の誘電体層および第２の誘電体層を備える複数の金属層と、を備える偏光素子であって、前記第２の誘電体層の光吸収率は前記第１の誘電体層の光吸収率よりも高く。前記複数の金属層のうち第１の金属層が有する複数の側面のうち互いに対向する２つの側面および該第１の金属層の頂部において、該第１の金属層が備える前記第１の誘電体層は、該第１の金属層が備える前記第２の誘電体層と該第１の金属層との間に設けられ、前記第１の金属層が備える前記第２の誘電体層の前記基板側の端部は、前記基板の一面と前記第１の金属層の頂部との間に位置することを特徴とする。
【０００８】
本発明の偏光素子によれば、金属層の延在方向と直交する方向に振動する直線偏光ＴＭ波を透過させ、金属層の延在方向に振動する直線偏光ＴＥ波を吸収させることができる。
つまり、基板の第２の誘電体層側から入射したＴＥ波は、第２の誘電体層の光吸収作用によって減衰され、一部のＴＥ波が吸収されずに第２の誘電体層及び第１の誘電体層を通過し、金属層(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波は、第１の誘電体層を通過する際に位相差を付与され、干渉効果により減衰されるともに、残りが第２の誘電体層で吸収される。よって、このようなＴＥ波の減衰効果により、所望の偏光特性を有する吸収型の偏光素子を得ることができる。また、金属層の両側面及び頂部が第１の誘電体層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。
【０００９】
本発明においては、前記第２の誘電体層は、第１の部材と第２の部材とを含み、前記第１の金属層に設けられた前記第１の部材と前記第２の部材とは、前記第１の金属層の頂部において互いに重畳していることが好ましい。
【００１０】
この構成により、基板の第２の誘電体層側から入射したＴＥ波を、より効果的に吸収することができる。
【００１１】
本発明においては、前記第１の金属層は前記基板の一端側に設けられ、前記複数の金属層のうち第２の金属層は前記基板の他端側に設けられ、前記第１の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積よりも大きく、前記第１の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積よりも小さい、ことが好ましい。
【００１２】
この構成により、第１部材と第２部材の体積の和、すなわち第２の誘電体層の体積のばらつきを小さくすることができる。その結果、ＴＥ波の吸収率の面内ムラが低減され、偏光素子全面で均一な光学特性を発現できる。
【００１３】
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、前記第１の誘電体層は前記複数の金属層の酸化物であり、前記第２の誘電体層は、シリコン、ゲルマニウム、モリブデン、テルルの中から選ばれる材料からなることが好ましい。
【００１４】
この構成により、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。また、吸収型偏光素子のＴＥ波の吸収率を高めることができる。
【００１５】
本発明においては、前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いに同じ材料からなることが好ましい。この構成により、ＴＥ波の減衰効果の基板の面内での均一性を高めることができる。その結果として、吸収型偏光素子の偏光特性の面内での均一性を高めることができる。
【００１６】
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、前記基板に溝が設けられていることが好ましい。
【００１７】
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、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。
【００１８】
本発明による偏光素子の製造方法は、基板と、前記基板の一面に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第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の上に設けられ第１の部材と第２の部材とを含む第２の誘電体層と、を備えた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、前記基板の一面に設けられた前記複数の金属層の表面を酸化させることによって、前記第１の誘電体層を形成する工程と、前記第１の部材の材料を、前記一の金属層が有する複数の側面のうち一の側面に相対する第１の方向から、前記第１の誘電体層の上に堆積させることで、前記第１の部材を形成する工程と、前記第２の部材の材料を、前記一の金属層が有する複数の側面のうち前記一の側面と対向する他の側面に相対する第２の方向から、前記第１の誘電体層の上層に堆積させることで、前記第２の部材を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この方法では、第１部材と第２部材の体積の和、すなわち第２の誘電体層の体積のばらつきを小さくすることができる。その結果、ＴＥ波の吸収率の面内ムラが低減され、偏光素子全面で均一な光学特性を有する吸収型の偏光素子を容易に製造できる。
また、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。
【００２０】
本発明においては、前記第１の部材を形成する工程では、前記第１の部材の前記基板側の端部が前記基板の一面と前記一の金属層の頂部との間に位置するように、前記第１の部材の材料を前記第１の誘電体層の上に堆積させ、前記第２の部材を形成する工程では、前記第２の部材の前記基板側の端部が前記基板の一面と前記一の金属層の頂部との間に位置するように、前記第２の部材の材料を前記第１の誘電体層の上層に堆積させることが好ましい。
【００２１】
この方法によれば、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。
【００２２】
本発明においては、前記第２の部材を形成する工程において、前記一の金属層の頂部において前記第２の部材が前記第１の部材に重なるように前記第２の部材を形成することが好ましい。
【００２３】
この方法によれば、基板の第２の誘電体層側から入射したＴＥ波を、より効果的に吸収することができる。
【００２４】
本発明においては、前記複数の金属層のうち第１の金属層は前記基板の一端側に設けられ、前記複数の金属層のうち第２の金属層は前記基板の他端側に設けられ、前記第１の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第１の部材の単位長さ当りの体積よりも大きく、前記第１の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積は、前記第２の金属層に設けられた前記第２の部材の単位長さ当りの体積よりも小さい、ことが好ましい。
【００２５】
この方法によれば、第１部材と第２部材の体積の和、すなわち第２の誘電体層の体積のばらつきを小さくすることができる。その結果、ＴＥ波の吸収率の面内ムラが低減され、偏光素子全面で均一な光学特性を発現できる。
【００２６】
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、前記第１の誘電体層は前記複数の金属層の酸化物であり、前記第２の誘電体層は、シリコン、ゲルマニウム、モリブデン、テルルの中から選ばれる材料からなることが好ましい。
【００２７】
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。また、吸収型偏光素子のＴＥ波の吸収率を高めることができる。
【００２８】
本発明においては、前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いに同じ材料からなることが好ましい。
【００２９】
この方法によれば、ＴＥ波の減衰効果の基板の面内での均一性を高めることができる。その結果として、吸収型偏光素子の偏光特性の面内での均一性を高めることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
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。
【００３９】
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】
【００４０】
【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。
【図８】シミュレーション解析による第１実施形態の光学特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
［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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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を被覆する第１の誘電体層１３と、第１の誘電体層１３の上に設けられた第２の誘電体層１４とを備えている。第１の誘電体層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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、第１の誘電体層１３が形成されている。第１の誘電体層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、第１の誘電体層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、第１の誘電体層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。
【００４６】
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と第１の誘電体層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。第１の誘電体層１３の高さＨ２は、１０〜１００ｎｍであり、第１の誘電体層１３のＹ軸方向の幅Ｌ２は、５〜３０ｎｍである。第１の誘電体層１３の幅Ｌ２は、金属層１２の側面における第１の誘電体層１３の厚さ、と言うこともできる。
また、互いに隣接する２つの第１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。
【００４７】
第２の誘電体層１４は、金属層１２の第１側面１２ａと第２側面１２ｂと頂部１２ｃとにおいて、第１の誘電体層１３の上に設けられている。言い換えれば、第１の誘電体層１３は、第２の誘電体層１４と金属層１２との間に設けられている。また、第２の誘電体層１４は金属層１２と同様にＸ軸方向に延在している。第２の誘電体層１４の材料としては、可視領域において、光の吸収率が第１の誘電体層１３の光吸収率よりも高い材料が用いられる。
本実施形態では、ゲルマニウムを用いた。ゲルマニウムの他、例えば、シリコン、モリブデン、テルルなどを用いても良い。また、図１（ｂ）で示したＹＺ断面において、第２の誘電体層１４のＹ軸方向の幅Ｌ３は、金属層１２の幅Ｌ１と第１の誘電体層１３の幅Ｌ２の２倍との和より大きく、第１の誘電体層１３（あるいは金属層１２）の周期Ｐ（ピッチ）よりも小さい値をとる。
【００４８】
第２の誘電体層１４は、金属層１２の第１側面１２ａ側、言い換えれば第１の誘電体層１３の第１側面１３ａに形成された第１部材１４ａと、金属層１２の第２側面１２ｂ側、言い換えれば第１の誘電体層１３の第２側面１３ｂに形成された第２部材１４ｂとを含み、それぞれが金属層１２の頂部１２ｃ（上端）で重畳している。
【００４９】
本実施形態において、任意の２つの金属層１２に設けられている第２の誘電体層１４、たとえば第２の誘電体層１４Ｋと第２の誘電体層１４Ｍを選択し、第２の誘電体層１４Ｋを構成する第１部材１４ａＫのＹＺ断面における断面積と第２の誘電体層１４Ｍを構成する第１部材１４ａＭのＹＺ断面における断面積とを比較すると、第１部材１４ａＫの断面積は、第１部材１４ａＭの断面積と異なっている。同様に、第２の誘電体層１４Ｋを構成する第２部材１４ｂＫの断面積は第２の誘電体層１４Ｍを構成する第２部材１４ｂＭの断面積と異なっている。
【００５０】
上記した断面積の違いは、単位長さあたりの体積の違いに対応させることができる。ここで、第１部材１４ａの単位長さあたりの体積の定義を、金属層１２Ｋを用いて説明する。金属層１２Ｋに対応して設けられている第１部材１４ａＫのうち、Ｘ軸方向において金属層１２Ｋと第１部材１４ａＫとが共に設けられている領域の第１部材１４ａＫの体積を、該領域のＸ軸方向の長さで除した値を、第１部材１４ａＫの単位長さあたりの体積と定義する。第２部材１４ｂの単位長さあたりの体積および第２の誘電体層１４の単位長さあたりの体積も、同様に定義する。以降、本明細書では、簡単のため単位長さあたりの体積を体積と呼ぶ。
【００５１】
具体的には、第１部材１４ａの体積および第２部材１４ｂの体積はいずれも、基板１１のＹ軸方向の第１端１１ａからの距離に依存する。より具体的には、第１部材１４ａの体積は、第１端１１ａに近いほど大きく、第２部材１４ｂの体積は、第１端１１ａと対向する第２端１１ｂに近いほど大きい。そして、第１端１１ａに最も近い金属層１２において、第２の誘電体層１４を構成する第１部材１４ａの体積は第２の誘電体層１４を構成する第２部材１４ｂの体積よりも大きく、第１端１１ａから最も遠い金属層１２において、第２の誘電体層１４を構成する第１部材１４ａの体積は第２の誘電体層１４を構成する第２部材１４ｂの体積よりも小さい。
しかし、第１部材１４ａの体積と第２部材１４ｂの体積との和で表される第２の誘電体層１４の体積は、いずれの第２の誘電体層１４においても略一定の値になっている。
【００５２】
すなわち、図１（ｂ）に示したように、第１部材１４ａＫの体積は第２部材１４ｂＫの体積と異なり、第１部材１４ａＬの体積は第２部材１４ｂＬの体積と異なり、第１部材１４ａＭの体積は第２部材１４ｂＭの体積と異なるが、第２の誘電体層１４Ｋの体積と第２の誘電体層１４Ｌの体積と第２の誘電体層１４Ｍの体積とは、互いに略等しい。
上記した第１部材１４ａの体積と第２部材１４ｂの体積と第２の誘電体層１４の体積との関係は、ＹＺ断面における、第１部材１４ａの断面積と、第２部材１４ｂの断面積と、第１部材１４ａの断面積と第２部材１４ｂの断面積との和で表される第２の誘電体層１４の断面積と、の関係においても成り立つ。
なお、図１（ａ）においては、第１部材１４ａの体積および第２部材１４ｂの体積の第１端１１ａからの距離に対する依存性を誇張して描いてある。
【００５３】
このように、金属層１２と第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１４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を吸収させるようになっている。
【００５４】
（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とに第１の誘電体層１３を形成する第１の誘電体層形成工程と、第１の誘電体層１３の第１側面１３ａと第２側面１３ｂと頂部１３ｃ（上端）とにおいて、第１の誘電体層１３の金属層１２とは反対側に第２の誘電体層１４（第１部材１４ａ，第２部材１４ｂ）を形成する第２の誘電体層形成工程と、を含むものである。
さらに、上記の第２の誘電体層形成工程では、互いに隣り合う２つの第１の誘電体層１３のうち、一方の第１の誘電体層１３側の方向から斜方成膜して、第１の誘電体層１３の頂部及び側面に第１部材１４ａを形成する第１部材形成工程と、他方の第１の誘電体層１３側の方向から斜方成膜して、第１の誘電体層１３の上層に第２部材１４ｂを形成する第２部材形成工程と、を含む。以下、図面を参照しながら説明する。
【００５５】
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。
【００５６】
図２（ｂ）の第１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とに第１の誘電体層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。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。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（第１の誘電体層１３）が形成された。第１の誘電体層の厚みは、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。
【００５７】
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（第１の誘電体層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。
【００５８】
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、従来よりも緻密な第１の誘電体層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。
【００５９】
図２（ｃ）の第１部材形成工程では、ゲルマニウムを斜方成膜して第１の誘電体層１３の第１側面１３ａと頂部１３ｃ（上端）とに第１部材１４ａを形成する。具体的には、例えば、スパッタ装置を用いて、金属層１２及び第１の誘電体層１３が形成された基板１１の面１１ｃの面法線（Ｚ軸方向）に対して斜めであって、かつ、金属層１２の第１側面１２ａと相対する第１の方向Ｄ１から、スパッタ粒子２０を第１の誘電体層１３の第１側面１３ａと頂部１３ｃ（上端）とに堆積させ、第１部材１４ａを形成する。なお、図２（ｃ）及び図２（ｄ）では、スパッタ粒子２０の主な入射方向を矢印で表している。基板１１の面１１ｃの面法線とスパッタ粒子２０の入射方向とのなす角度は、およそ４０°から８５°の範囲で適宜設定することができる。
【００６０】
図２（ｄ）の第２部材形成工程では、ゲルマニウムを斜方成膜して第１の誘電体層１３の上層に第２部材１４ｂを形成する。具体的には、例えば、スパッタ装置を用いて、基板１１の面１１ｃの面法線に対して斜めであって、かつ、金属層１２の第２側面１２ｂと相対する第２の方向Ｄ２から、スパッタ粒子２０を第１の誘電体層１３の第２側面１３ｂと第１部材１４ａとの上に堆積させ、第１の誘電体層１３の上層に第２部材１４ｂを形成する。基板１１の面１１ｃの面法線とスパッタ粒子２０の入射方向とのなす角度は、およそ４０°から８５°の範囲で適宜設定することができる。
【００６１】
このように第１部材１４ａと第２部材１４ｂとを形成することにより、第２の誘電体層１４を形成することができる。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。なお、本実施形態では、第１部材の材料と第２部材の材料はいずれもゲルマニウムであるが、第１部材の材料と第２部材の材料は異なる材料であっても良い。その場合、第１部材の材料の光吸収率と第２部材の材料の光吸収率との差が小さい方が好ましい。
【００６２】
ここで、上記の第１部材形成工程では、斜方成膜した際、金属層１２と第１の誘電体層１３の一部が影となる、いわゆるシャドーイング効果で、互いに隣り合う２つの金属層１２の間に設けられている溝部１５には第１部材が成膜されにくくなる。同様にして、第２部材形成工程においても、斜方成膜した際のシャドーイング効果で、溝部１５には第２部材材料が成膜されにくくなる。
【００６３】
第１の誘電体層の上に第２の誘電体層を形成する方法として、第２の誘電体層の材料を基板１１の面法線（Ｚ軸方向）と平行な方向から第１の誘電体層の上に堆積させる方法が考えられる。この場合、第２の誘電体層の材料が基板１１上の互いに隣り合う２つの金属層１２の間の領域（溝部１５）にも堆積する。
【００６４】
しかし、溝部１５に第２の誘電体層が形成されると、偏光素子１Ａの偏光板としての特性が低下するため、溝部１５に形成された第２の誘電体層を除去しなければならない。一方、本実施形態による製造方法によれば、溝部１５に第２の誘電体層が形成されることを防ぐことができるため、溝部１５に形成された第２の誘電体層を除去する工程が不要になる。
【００６５】
第１部材１４ａは、第１の誘電体層１３の第１側面１３ａに設けられているが、第１部材１４ａの基板１１側の端部１４ａｚは、基板１１の面１１ｃと第１の誘電体層１３の頂部１３ｃ（上端）との間に位置している。つまり、第１部材１４ａの端部１４ａｚは第１側面１３ａの面上で終端している。
【００６６】
同様に、第２部材１４ｂは、第１の誘電体層１３の第２側面１３ｂに設けられているが、第２部材１４ｂの基板１１側の端部１４ｂｚは、基板１１の面１１ｃと第１の誘電体層１３の頂部１３ｃ（上端）との間に位置している。つまり、第２部材１４ｂの端部１４ｂｚは第２側面１３ｂの面上で終端している。
【００６７】
このように、第１部材１４ａと第２部材１４ｂはいずれも、溝部１５には設けられていない。そして、ＹＺ断面における第２の誘電体層１４の断面形状は、図１（ｂ）に示したように、第２の誘電体層１４の幅Ｌ３が最も大きい部分が、第１部材１４ａの基板１１側の端部１４ａｚおよび第２部材１４ｂの基板１１側の端部１４ｂｚよりも第２の誘電体層１４の頂部側に位置するような形状を有している。
【００６８】
なお、上記した第１部材形成工程と第２部材形成工程における斜方成膜では、基板１１の面１１ｃにおけるスパッタ装置のターゲットに近い領域と遠い領域とでは、堆積するスパッタ粒子の量が異なる傾向がある。具体的には、ターゲットに近いほど堆積するスパッタ粒子の量が多くなる傾向がある。
【００６９】
このため、図２（ｃ）に示す第１部材形成工程では、第１部材１４ａの体積は、スパッタ装置のターゲットに近い（Ｙ軸正方向側）ほど大きく、ターゲットから遠い（Ｙ軸負方向側）ほど小さくなる。一方、図２（ｄ）に示す第２部材形成工程では、第２部材１４ｂの体積は、スパッタ装置のターゲットに近い（Ｙ軸負方向側）ほど大きく、ターゲットから遠い（Ｙ軸正方向側）ほど小さくなる。
【００７０】
従って、図１（ｂ）を参照して説明したように、第１部材１４ａＫの体積は第２部材１４ｂＫの体積と異なり、第１部材１４ａＬの体積は第２部材１４ｂＬの体積と異なり、第１部材１４ａＭの体積は第２部材１４ｂＭの体積と異なるが、第２の誘電体層１４Ｋの体積と第２の誘電体層１４Ｌの体積と第２の誘電体層１４Ｍの体積とは、互いに略等しい。すなわち、金属層１２各々には体積が略等しい第２の誘電体層１４が形成される。
【００７１】
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、第１の誘電体層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。更に、第２の誘電体層１４（第１部材１４ａ，第２部材１４ｂ）は、可視領域において、光の吸収率が第１の誘電体層１３の光吸収率よりも高いゲルマニウム等の材料により形成されている。
【００７２】
このように、偏光素子１Ａを金属層１２と第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１４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を吸収させることができる。
【００７３】
つまり、基板１１の第２の誘電体層１４側から入射したＴＥ波２２は、第２の誘電体層１４の光吸収作用によって減衰され、一部のＴＥ波２２は吸収されずに第２の誘電体層１４及び第１の誘電体層１３を通過する際に位相差を付与される。第１の誘電体層１３を通過したＴＥ波２２は金属層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、第１の誘電体層１３を通過する際に位相差を付与され、干渉効果により減衰されるともに、残りが第２の誘電体層１４で再吸収される。
よって、以上のようなＴＥ波２２の減衰効果により、吸収型の所望の偏光特性を得ることができる。
【００７４】
溝部１５に第２の誘電体層１４が形成されることを防ぐために、第２の誘電体層１４の材料を、Ｚ軸方向に対して斜め方向から第１の誘電体層１３の上に堆積させた場合、第２の誘電体層１４の材料の堆積量はターゲットからの距離によって異なる値となる。そのため、ＴＥ波２２の減衰効果が基板１１の面内で不均一になる。しかし、本実施形態による製造方法によれば、互いに同じ材料からなる第１部材１４ａと第２部材１４ｂとが、金属層１２各々に設けられる第２の誘電体層１４の体積が互いに略等しくなるように、金属層１２各々に形成することが可能であるため、ＴＥ波２２の減衰効果の基板１１の面内での均一性を高めることができる。その結果として、吸収型偏光素子の偏光特性の面内での均一性を高めることができる。
【００７５】
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第１の誘電体層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の残りの側面は第１の誘電体層１３に覆われている必要はないが、覆われていても良い。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、偏光特性の面内での均一性が高く、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。
【００７７】
［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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
［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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
入射側偏光素子８４０は反射型の偏光素子であり、透過軸と直交する振動方向の光を反射させる。
【００８５】
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、保護膜を備え耐熱性が高い、上述した第２実施形態の本発明の偏光素子を用いる。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。なお、第１偏光素子８５２には、第１実施形態の本発明の偏光素子を用いることとしても良い。また、入射側偏光素子８４０として本発明による偏光素子を用いることもできる。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
以上のような構成のプロジェクター８００は、射出側偏光素子部８５０に、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。
【００８９】
［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。
【００９０】
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。
【００９１】
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各々が備えている第１の誘電体層１３および第２の誘電体層１４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。
【００９２】
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。
【００９３】
このような構成の液晶装置においては、基板本体３３１，基板本体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。
【００９４】
［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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
［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、まず初めに、第２の誘電体層１４を備えない偏光素子を作成し、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。
【００９８】
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。
【００９９】
試作水準を表１に示す。第１の誘電体層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、第１の誘電体層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第１の誘電体層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第１の誘電体層幅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第１の誘電体層１３を顕在化した。
【０１００】
【表１】
2012002971.tif 000003
【０１０１】
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。
【０１０２】
【表２】
2012002971.tif 000004
【０１０３】
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。ここで形成した第１の誘電体層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、金属層を第１の誘電体層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、第１の誘電体層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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
［シミュレーション解析による光学特性評価］
次に、第１実施形態による第２の誘電体層１４を備えた吸収型偏光素子のシミュレーション解析結果について説明する。
【０１０６】
解析においては、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て評価を行った。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プリ偏光板として適用できる。
【０１０７】
このようなプリ偏光板には、ＴＭ光に対する高い光透過率を有し、ＴＭ光を良好に透過させる必要がある。一方で、上述のように２枚の偏光素子が協働してＴＥ光を吸収するため、ＴＥ光の吸収率については、それほど高い必要がない。具体的には、ＴＭ光の透過率が８０％より大きく、ＴＥ光の吸収率が４０％より大きいと使用上問題ない。ＴＥ光の吸収率については、２枚目の偏光素子への負担を低減するために、５０％より大きいとなお良い。更には、ＴＥ光がプリ偏光板で反射しライトバルブへ戻ることを防ぐために、ＴＥ光の反射率は低い方が良く、２０％以下であることが望まれる。
【０１０８】
そこで、以下の解析においては、ＴＭ光透過率が８０％より大、ＴＥ光反射率が２０％より小、ＴＥ光吸収率が４０％より大、であることを基準として評価を行った。
【０１０９】
シミュレーション解析には、Grating Solver Development社製の解析ソフトであるＧＳｏｌｖｅｒを用いて、偏光素子の形状や構成材料の屈折率等をパラメーターとした。
【０１１０】
基板から金属層１２（アルミニウム）、第１の誘電体層１３（酸化アルミニウム）、第２の誘電体層１４（ゲルマニウム）の順で形成されるモデルを用いて数値計算を行った。第１実施形態（図１）では、金属層１２の表面全体が第１の誘電体層１３で被覆され、かつ第１の誘電体層１３の頂部１３ｃが第２の誘電体層１４で被覆されている。
【０１１１】
計算では、アルミニウム（金属層１２）の高さＨ１：８０ｎｍ、幅Ｌ１：２０ｎｍ、酸化アルミニウム（第１の誘電体層１３）の高さＨ２：２０ｎｍ、幅Ｌ２：２０ｎｍ、ゲルマニウム（第２の誘電体層１４）の高さ：０〜３０ｎｍ、幅Ｌ３：６０ｎｍ、溝部１５のＹ軸方向の幅Ｓ：８０ｎｍ、第１の誘電体層１３（あるいは金属層１２）の周期Ｐ：１４０ｎｍとした。また、上述した偏光素子の構成材料の屈折率及び消衰係数は、ＧＳｏｌｖｅｒに格納されている各パラメーターを用いた。
【０１１２】
上記のモデルにおいて、ゲルマニウムの厚みを変更した場合の特性変化を求めた。図８は、ＴＭ光及びＴＥ光に対する透過、反射、吸収の各特性のシミュレーション結果を示すグラフである。各々（ａ）は透過特性、（ｂ）は反射特性、（ｃ）は吸収特性を示すものであり、横軸にはゲルマニウムの厚み、縦軸には波長５３２ｎｍ（緑色）での各光学特性の値（単位：％）を示す。ここでは、ゲルマニウムの高さを０から３０ｎｍまで変化させた。
【０１１３】
解析の結果、ゲルマニウムの高さが増すにつれて、ＴＥ光の透過率及び反射率が減少するとともに、ＴＥ光の吸収率が上昇することが分かり、ＴＥ光の光学特性がゲルマニウムの高さの影響を強く受けることが明らかとなった。上述の吸収型偏光素子として用いる場合、ＴＥ光の吸収率が４０％以上かつ反射率が２０％以下となる領域、具体的には、ゲルマニウムの高さを３ｎｍから１５ｎｍの間の値にすると良い。また、ゲルマニウムの高さが１０ｎｍ以上となるとＴＥ光の吸収率が減少するため、ゲルマニウムの高さは３ｎｍから８ｎｍの間の値とすることがより好ましい。
【０１１４】
これらの結果より、本発明の構成を備える吸収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】
【０１１５】
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…第１の誘電体層、１３ａ…第１側面（一方の側面）、１３ｂ…第２側面（他方の側面）、１３ｃ…頂部、１４…第２の誘電体層、１４ａ…第１の部材、１４ｂ…第２の部材、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８】
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【図７】
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