(57)【要約】【課題】低コストでワイヤーグリッド偏光子における金属細線が酸化される領域の拡大を防ぐことができ、酸化された領域による光学性能の劣化を抑制できるワイヤーグリッド偏光子を提供する。【解決手段】基板と、該基板上にグリッド状に配置された複数の金属細線と、該金属細線を被覆する保護膜とを有し、それぞれの前記金属細線は、少なくとも一箇所が断線していることを特徴とするワイヤーグリッド偏光子。前記金属細線の軸方向をグリッド方向としたとき、前記金属細線は前記グリッド方向に複数に分割されていることが好ましい。【選択図】図５
2016024419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上にグリッド状に配置された複数の金属細線と、該金属細線を被覆する保護膜とを有し、
それぞれの前記金属細線は、少なくとも一箇所が断線していることを特徴とするワイヤーグリッド偏光子。
【請求項２】
前記金属細線の軸方向をグリッド方向としたとき、前記金属細線は前記グリッド方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーグリッド偏光子。
【請求項３】
前記分割された金属細線の長さをＬとし、前記グリッド方向における前記分割された金属細線間の距離をＧとしたときに、Ｌ／Ｇが３００以上２０００以下であることを特徴とする請求項２に記載のワイヤーグリッド偏光子。
【請求項４】
前記グリッド方向と垂直な方向における前記分割された金属細線の配列周期が５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であり、かつ、前記分割された金属細線の長さが３０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のワイヤーグリッド偏光子。
【請求項５】
前記グリッド方向における前記分割された金属細線間の距離が、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のワイヤーグリッド偏光子。
【請求項６】
前記グリッド方向における前記分割された金属細線の間に、誘電体を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のワイヤーグリッド偏光子。
【請求項７】
入射する光束を光電変換する撮像素子と、該撮像素子の光束入射面側に設けられた請求項１〜６のいずれかに記載のワイヤーグリッド偏光子と、を備えることを特徴とする偏光画像撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載のワイヤーグリッド偏光子を備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤーグリッド偏光子、偏光画像撮像装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
広い波長帯域で利用できる偏光素子として、金属の細線がグレーティング状に配列された構造を持つワイヤーグリッド偏光子が利用されている。ワイヤーグリッド偏光子は、無機材料を利用しているため温度変化に強い、金属細線の高さ分の厚み（２００ｎｍ程度）があれば機能を発現できるため薄型化が容易、等の特徴がある。
ワイヤーグリッド偏光子はワイヤーのワイヤーグリッド周期によって利用できる波長範囲が決定されるため、従来は赤外線用の偏光素子として利用されていた。近年、ナノ加工技術の発展により可視光領域で利用可能なワイヤーグリッド素子が開発されるようになり、特にガラス基板上に形成したワイヤーグリッドは無機材料で構成されている。このため耐熱性が高く、高温にさらされるプロジェクター用途等への応用が検討されている。
【０００３】
ワイヤーグリッド偏光子は金属細線が空気中の水分に反応して酸化(腐食)し、光学性能が劣化する問題があり、通常は酸化を回避するためワイヤーグリッド表面に保護膜が形成される。しかし、保護膜自体に欠陥がある場合、その欠陥を起点にして酸化が発生し、酸化は金属細線のグリッド方向に沿って広がるため、小さな欠陥が起点の場合でも、広範囲にわたって光学特性が劣化してしまう。
【０００４】
これに対し、特許文献１では、ワイヤーグリッドの酸化防止目的で、ワイヤーグリッドの表面にアミノホスホネートなどの単分子膜を形成することで耐蝕性が得られることが開示されている。また、特許文献２では、金属細線（グリッドライン）をアルミニウムとし、これをケイ素酸化物とアルミニウム酸化物で覆い、耐食性を向上させることが開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの技術であっても、金属細線の一部が酸化されると、これを起点として酸化部分が広がってしまい、拡散を抑制できるものではなかった。また、ワイヤーグリッド偏光子の作製では、比較的大型のガラス基板全面にワイヤーグリッドを形成してから、ダイシングソー等で必要な大きさに切断して利用することが一般的であるが、切断面には保護膜がなく、切断面から酸化されてしまう。そのため、別途保護膜を形成したり、あらかじめ切断する位置にあわせて金属細線を部分的に除去してから保護膜を形成したりする必要があった。
【０００６】
特許文献３では、切断面からの酸化を防止する目的で、切断される位置付近にあらかじめワイヤーグリッドがない部分を形成しておく方法が提示されている。
しかしながら、金属細線の酸化部分の広がりを抑えるという点については十分ではない。また、切断される位置付近にあらかじめワイヤーグリッドがない部分を形成するという製造工程の追加を行う必要があり、これらの方法ではコストを抑えることができないという問題があった。
従って、これらの技術では、金属細線の一部が酸化された場合、酸化された領域の拡大を防ぐことができず、また、酸化される領域を抑えるためのコストが十分に抑えられていないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、低コストでワイヤーグリッド偏光子における金属細線が酸化される領域の拡大を防ぐことができ、酸化された領域による光学性能の劣化を抑制できるワイヤーグリッド偏光子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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のワイヤーグリッド素子は、基板と、該基板上にグリッド状に配置された複数の金属細線と、該金属細線を被覆する保護膜とを有し、それぞれの前記金属細線は、少なくとも一箇所が断線していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストでワイヤーグリッド偏光子における金属細線が酸化される領域の拡大を防ぐことができ、酸化された領域による光学性能の劣化を抑制できるワイヤーグリッド偏光子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のワイヤーグリッド偏光子の一例を示す断面模式図（Ａ）及び金属細線の形状を示す模式図（Ｂ）である。
【図２】従来のワイヤーグリッド偏光子の一例を示す模式図である。
【図３】従来のワイヤーグリッド偏光子が酸化された状態の一例を示す模式図である。
【図４】本発明に係るワイヤーグリッド偏光子の一例における金属細線の形状を示す模式図である。
【図５】本発明に係るワイヤーグリッド偏光子の一例を示す模式図である。
【図６】本発明に係るワイヤーグリッド偏光子が酸化された状態の一例を示す模式図である。
【図７】本発明に係るワイヤーグリッド偏光子の他の例を示す模式図である。
【図８】本発明に係る偏光画像撮像装置の一例を示す図である。
【図９】本発明に係るプロジェクターの一例を示す図である。
【図１０】本発明に係るワイヤーグリッド偏光子におけるシミュレーションの結果の一例を示す図である。
【図１１】本発明に係るワイヤーグリッド偏光子におけるシミュレーションの結果の他の例を示す図である。
【図１２】本発明に係るワイヤーグリッド偏光子におけるシミュレーションの結果の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るワイヤーグリッド偏光子、偏光画像撮像装置及びプロジェクターについて図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１２】
本発明のワイヤーグリッド偏光子は、基板１と、基板１上にグリッド状に配置された複数の金属細線２と、金属細線２を被覆する保護膜３とを有し、それぞれの金属細線２は、少なくとも一箇所が断線していることを特徴とする。
【００１３】
金属細線２は少なくとも一箇所が断線しており、個々の細線や断線面は保護膜３によって被覆されている。金属細線２が断線していることにより、保護膜３の欠陥部分や切断面から金属細線２が酸化しても酸化される範囲が限定されるため、光学特性への影響を抑えることができる。
【００１４】
＜従来のワイヤーグリッド偏光子＞
従来のワイヤーグリッド偏光子の例を図１〜図３に示す。図１（Ａ）は従来のワイヤーグリッド偏光子の一例を示す断面模式図であり、図１（Ｂ）はグリッドワイヤーを示す模式図である。
【００１５】
図１（Ａ）に示されるように、基板１上に金属細線２が形成され、基板１及び金属細線２は保護膜３で覆われている。なお、保護膜３は金属細線２の表面を覆っていればよく、基板１を覆っていてもよいし、覆っていなくてもよい。また、図１（Ｂ）に示されるように、従来のワイヤーグリッド偏光子では、グリッド状に配列された金属細線２は基本的に切れ目がなく、グリッド方向（金属細線２の軸方向）に直行する端面（切断面４ａ）から、反対側の端面（切断面４ｂ）までつながった形状をしている。
【００１６】
図２は従来のワイヤーグリッド偏光子の一例を示すものであり、ワイヤーグリッド偏光子が例えばプロジェクター等に用いられる場合の利用領域５（液晶パネルの表示領域に対応）が図示されている。また、保護膜３の欠陥に相当する保護膜欠陥部６が図示されている。上述のように、従来のワイヤーグリッド偏光子では、グリッド状に配列された金属細線２は基本的に切れ目がない。そのため、高温高湿環境等において、保護膜３の欠陥や切断された端面（切断面４ａ、４ｂ）などの保護膜３の欠損部から金属細線２の酸化が起こった場合、金属細線２が連続している部分に対して酸化が進行し、広範囲にわたって腐食部分７が形成されてしまう。
【００１７】
図３は従来のワイヤーグリッド偏光子が酸化された状態の一例を示す図である。図３に示されるように、保護膜欠陥部６から金属細線２が酸化され、腐食部分７が広範にわたって形成されてしまう。また、切断面４ａ、４ｂにおいては、金属細線２の端面から金属細線２が酸化され、腐食部分７が広範にわたって形成されてしまう。そのため、保護膜欠陥部６を起点として利用領域５の内側に腐食部分７が広範にわたって形成され、また、切断面４ａ、４ｂから腐食部分７が広がり、利用領域５の内側まで形成されてしまう。これにより、広範囲にわたって光学特性が劣化するという問題が生じていた。
【００１８】
＜本発明に係るワイヤーグリッド偏光子の一実施形態＞
本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光子の例を図４〜図６に示す。図４は本実施形態における金属細線の形状を示す図である。図４に示されるように、金属細線２は断線されている。どのように断線しているかは、特に制限されるものではないが、図４のように金属細線２の断線部分の位置がグリッド方向と直交する方向で異なっていてもよい。その他にも例えば、図７に示されるように、金属細線２の断線部分の位置がグリッド方向と直交する方向で同一であってもよい。
【００１９】
図５は本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光子の一例を示す図である。図５に示されるように、本実施形態のワイヤーグリッド偏光子では、グリッド状に配列された金属細線２は切断面４ａから反対側の切断面４ｂまでに所々、断線している形状となっている。そのため、保護膜欠陥部６があっても、腐食部分７は最小限に抑えられることとなる。
【００２０】
図６は本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光子が酸化された状態の一例を示す図である。金属細線２が複数に分割され、個々の金属細線２が個別に保護膜３で被覆されているため、保護膜３に欠陥が発生した場合でも、酸化されるのは欠陥を含む保護膜３で被覆された金属細線２に限定される。また、切断面４ａ、４ｂの一部が酸化されても、腐食部分７を最小限に抑えることができる。そのため、保護膜欠陥部６を起点とする腐食部分７の広がりを抑えることができ、また、切断面４ａ、４ｂから腐食部分７が広がり、利用領域５の内側まで形成されてしまうことを防ぐことができる。これにより、酸化が広範囲に広がらず、酸化による光学性能の劣化を抑制することができる。
【００２１】
本実施形態においては、それぞれの金属細線２は、少なくとも一箇所が断線していることにより、保護膜欠陥部６や切断面４ａ、４ｂを起点として、金属細線２が酸化される領域（腐食部分７）の広がりを抑えることができる。また、金属細線２の軸方向をグリッド方向としたとき、金属細線２はグリッド方向に複数に分割されていることが好ましい。このとき、保護膜３は金属細線２が分割された面を含んで覆っていることが好ましい。このように金属細線２の複数箇所で断線していることにより、腐食部分７の広がりをより抑制することができる。
【００２２】
次に、本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光子の各構成について詳細を説明する。
基板１としては、特に制限されるものではなく、透明基板であればよい。例えば、ガラス板、プラスチック板等が挙げられる。
基板１となるガラス素材としては、ホウケイ酸ガラス、合成石英、結晶化ガラス、極低膨張ガラスセラミックス、低膨張ガラス、光学ガラス、特殊ガラス、無アルカリガラス、白板ガラス、青板ガラスなどが挙げられる。
基板１の厚みとしては、特に制限されるものではなく、適宜変更が可能であるが、０．３〜１ｍｍにすることができる。
【００２３】
金属細線２の材料としては、特に制限されるものではなく、Ａｌ、その他の金属等が挙げられ、これらを含む合金であってもよい。中でも、Ａｌが広い波長域で高い偏光特性が得られるため好ましい。
金属細線２の高さｈとしては、特に制限されるものではないが、５０〜２００ｎｍが好ましい。なお、金属細線２の長さ等については後述する。
【００２４】
保護膜３の材料としては、特に制限されるものではなく、例えば、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、アミノホスホネート等の単分子膜等が挙げられる。
保護膜３の膜厚としては、特に制限されるものではないが、５〜２０ｎｍが好ましい。
【００２５】
次に、分割された金属細線２の長さＬと、グリッド方向における分割された金属細線２間の距離Ｇとの関係等について説明する。本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光子の他の例を図７に示す。図７（Ａ）はワイヤーグリッド偏光子の断面図であり、図７（Ｂ）は金属細線２の形状を示す図である。なお、図７では、保護膜３は省略されている。
【００２６】
図７では、金属細線２の高さｈ、分割された金属細線２の長さＬ、グリッド方向における分割された金属細線２間の距離Ｇ、金属細線２の線幅ＷＬ、周期方向における分割された金属細線２間の距離ＷＳ、周期方向における分割された金属細線２のＷＧ周期Ｐが図示されている。なお、ＷＧ周期Ｐはグリッド方向と垂直な方向（周期方向）における分割された金属細線２の配列周期を示し、図７に示されるようにＰ＝ＷＬ＋ＷＳの関係が成り立つ。
ここで、消光比について説明する。消光比は、コントラストとも称され、ＴＭ透過率／ＴＥ透過率で表される。ＴＭ透過率は透過側の透過率を示し、ＴＥ透過率は遮断側の透過率を示す。図７に示されるように、グリッド方向と平行な方向がＴＥ方向となり、周期方向と平行な方向がＴＭ方向となる。ＴＭ透過率は１が理想であり、ＴＥ透過率は０が理想であることが知られており、消光比は大きいことが好ましい。
【００２７】
本実施形態において、ＬとＧの比Ｌ／Ｇは、３００以上２０００以下であることが好ましい。この範囲であると、金属細線２が分割されていないワイヤーグリッド偏光子と同程度の消光比を得ることができる。Ｌ／Ｇが３００未満であると十分な消光比が得られない。Ｌ／Ｇが２０００よりも大きいと、金属細線２が分割されていない形状に近くなり、金属細線２の酸化する領域（腐食部分７）の拡大を抑制することができない。
【００２８】
分割された金属細線２のＷＧ周期Ｐは、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であり、かつ、分割された金属細線の長さＬが３０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。この範囲を満たす場合、可視光の波長範囲で金属細線２が分割されていないワイヤーグリッド偏光子と同程度の消光比を得ることができる。
また、このときグリッド方向における分割された金属細線２間の距離Ｇが、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲を満たす場合、可視光領域において、金属細線２が分割されていないワイヤーグリッド偏光子と同程度の消光比を得ることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、グリッド方向における分割された金属細線２の間に、誘電体を有することが好ましい。誘電体を有することにより、ワイヤーグリッド偏光子の機械的信頼性を高めることができる。
誘電体としては、特に制限されるものではないが、例えば可視光波長で透明なＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられる。
【００３０】
本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、特に制限されるものではないが、例えば以下の方法が挙げられる。まず、基板１に金属細線２を形成する例えばＡｌを成膜し、その上に保護膜３を成膜する。続いて、レジストパターンを形成するが、ここで所望の金属細線２の形状が得られるパターンを形成する。次に、Ａｌ、保護膜３のエッチングを行い、ワイヤーグリッド偏光子を得る。
【００３１】
次に、本発明に係る偏光画像撮像装置の実施形態について説明する。本実施形態に係る偏光画像撮像装置を図８に示す。本実施形態に係る偏光画像撮像装置は、入射する光束を光電変換する撮像素子２２と、撮像素子２２の光束入射面側に設けられた本発明のワイヤーグリッド偏光子と、を備えることを特徴とする。
偏光画像撮像装置では、撮像素子２２（受光素子などとも称される）が図示されるように横方向及び縦方向にそれぞれ等間隔で二次元配列され、各撮像素子の手前（受光面側）に領域ごとに偏光軸が異なる偏光子２１（ワイヤーグリッド偏光子）が二次元配置されている。
また、複数の領域のうち、図８中において黒の点線で囲われた領域である縦横２×２の４つの領域において、各々の領域はそれぞれ偏光軸が異なり、異なる偏光成分の光を取り出す一組の偏光子アレイ２３となっている。これらの４つの領域を、多数配置したワイヤーグリッド偏光子アレイを透過した偏光成分が、領域ごとに撮像素子２２（例えば、ＣＣＤ等）により受光されるため、偏光情報を画像として得ることができる。
【００３２】
このような場合に、ワイヤーグリッド偏光子は偏光フィルタとして機能しているが、偏光画像撮像装置は、車載利用など、環境として過酷な環境下においても利用され、本発明のワイヤーグリッド偏光子では、そのような場合においても充分利用可能である。
なお、撮像素子２２の偏光軸やそれらの配列、撮像素子の配列などは限定されない。
ワイヤーグリッド偏光子の基板１としてホウケイ酸ガラスを用いた場合には、ガラス基板上に信頼性の高いワイヤーグリッド偏光子が形成できるので、Ｓｉウエハ上に形成される結像素子とする場合や他のデバイス等と積層するような場合、陽極接合によりウエハレベル同士で接合できるので、低コスト実装が可能になる。
【００３３】
次に、本発明に係るプロジェクターについて説明する。本プロジェクターにかかる実施の形態は、上述したワイヤーグリッド偏光子を偏光子３１として利用したプロジェクターである。プロジェクターは、画像を鮮明に投射することが必要とされ、偏光分離素子の機能が低下すると画像品質に影響する。本実施の形態においては、金属細線２が酸化される領域の拡大を防ぐことができ、酸化された領域による光学性能の劣化を抑制できるワイヤーグリッド偏光子を利用しているため、画像劣化を抑制できるプロジェクターが得られる。
【００３４】
図９に３板式液晶プロジェクターの表示部中心の構成を示す。光源からの光は波長分離（ダイクロイック）ミラーを通して、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３つのパネル用に分けられ、表示用に使用している液晶パネルに裏面から各々光が照射される。パネルを透過した光は、ダイクロイッククロスプリズム３４により、３つの光が１つに集められ、最終的にパネルの映像は投射レンズ３５で拡大投射される。コンデンサレンズ３３は、棚珪酸ガラスからなるレンズであり、光源からの光を効率的に集光するために用いられる。ＬＣライトバルブ３２により光源からの光の変調を行う。
ここで、本発明におけるワイヤーグリッド偏光子は、ＬＣＯＳなどの空間光変調器を用いたプロジェクターにも利用できる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
直径１５０ｍｍ、厚さ０．５２５ｍｍのガラス基板上にＡｌの金属細線２を、ＷＧ周期Ｐを１５０ｎｍ、高さｈを２００ｎｍ、金属細線２の線幅ＷＬを６０ｎｍ、分割された金属細線２の長さＬを３０μｍとしてＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）リソグラフィとドライエッチングにより形成した。また、金属細線２の保護膜３には膜厚１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３を利用した。ワイヤーグリッド形成後、ダイシングにより横１３ｍｍ、縦９ｍｍの長方形に切断した。作製されたワイヤーグリッド偏光子は図５のような形状であり、周期方向において、金属細線２の列が約８７，０００列であった。
【００３７】
劣化の影響を見積もるため、対角０．６３インチ、画素サイズ１２μｍ程度の液晶プロジェクター用パネル（ＸＧＡ、画素数１０２４×７６８）に、得られたワイヤーグリッド偏光子を利用する場合について、図５に示されるような保護膜欠陥部６が生じた場合を検討する。
保護膜欠陥部６が直径１μｍの欠陥である場合、この保護膜欠陥部６には７本（周期方向７本×グリッド方向１本）の分割された金属細線２が含まれるが、これらの金属細線２は保護膜３に個々に被覆されているため、酸化される領域はこの７本に限定された。この場合、この欠陥により影響を受ける画素は３画素程度（画素面積の（０．０００４）％）であった。また、切断面４ａ、４ｂから発生する酸化も、分割された金属細線２の長さ程度で進行が止まり、図６に示されるように、利用領域５まで酸化が至らず、画像への影響を抑えることができた。
【００３８】
（比較例１）
直径１５０ｍｍ、厚さ０．５２５ｍｍのガラス基板上にＡｌの金属細線２を、ＷＧ周期Ｐを１５０ｎｍ、高さｈを２００ｎｍ、金属細線２の線幅ＷＬを６０ｎｍとしてＥＢリソグラフィとドライエッチングにより形成した、また、金属細線２の保護膜３には膜厚１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３を利用した。ワイヤーグリッド形成後、ダイシングにより横１３ｍｍ、縦９ｍｍの長方形に切断した。作製されたワイヤーグリッド偏光子は図５のような形状であり、周期方向において、金属細線２の列が約８７，０００列であった。
【００３９】
実施例１と同様に劣化の影響を見積もるため、対角０．６３インチ、画素サイズ１２μｍ程度の液晶プロジェクター用パネル（ＸＧＡ、画素数１０２４×７６８）に、得られたワイヤーグリッド偏光子を利用する場合について、図５に示されるような保護膜欠陥部６が生じた場合を検討する。
保護膜欠陥部６が直径１μｍの欠陥である場合、この欠陥を起点として２０本程度の金属細線が酸化されて幅１μｍで上下方向に長い領域で酸化され、図３に示されるような腐食部分７が形成された。この場合、この欠陥により影響を受ける画素は７６８画素程度（画素面積の０．１％）であり、投射された映像に明るい縦線が生じた。また、切断面４ａ、４ｂから発生する酸化も、グリッド方向に沿って伸びるため、保護膜３の欠陥と同様の影響を与えた。そのため、比較例１で得られたワイヤーグリッド偏光子は、実施例１で得られたワイヤーグリッド偏光子に比べ、金属細線２が広範囲にわたって酸化され、偏光特性が劣っていた。
【００４０】
（Ｌ／Ｇ評価１）
個々の金属細線２を保護膜３で十分に被覆するためには、分割された金属細線２の長さＬはできるだけ短く、またグリッド方向における分割された金属細線２間の距離Ｇはできるだけ広いほうがよい。しかし、これらの値によって光学特性が変化するため、必要な光学特性にあわせた寸法を選択する必要がある。
【００４１】
そのため、分割された金属細線２の長さＬと、グリッド方向における分割された金属細線２間の距離Ｇとの関係を求めるため、以下のシミュレーションを行った。
まず、分割された金属細線２の長さＬを検討するため、金属細線２が分割されていないワイヤーグリッド偏光子の消光比（ＴＭ透過率／ＴＥ透過率）に対し、金属細線２が分割されたワイヤーグリッド偏光子の消光比がどのように変化したかを検討する。そこで、金属細線２が分割されたワイヤーグリッド偏光子のＬとＧの比率Ｌ／Ｇをパラメータとして、シミュレーションを行った。シミュレーターとしては、Ｄｉｆｆｒａｃｔ  ｍｏｄ（Ｒ  ｓｏｆｔ社製）を用いた。
ここで、シミュレーションにおける条件として、金属細線２の材質をＡｌ、金属細線２のＷＧ周期Ｐを１５０ｎｍ、高さｈを２００ｎｍ、線幅ＷＬを７５ｎｍとした。
【００４２】
得られた結果を図１０に示す。図１０では、Ｇを１５０ｎｍに固定し、波長が２６６ｎｍ、４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍ、８００ｎｍの入射光を用い、各波長について金属細線２が分割されていないワイヤーグリッド偏光子における消光比と比較した。図１０において、縦軸が１００％である場合は、金属細線２が分割されていないワイヤーグリッド偏光子における消光比と、金属細線２が分割されたワイヤーグリッド偏光子における消光比とが同じであることを示す。そのため、消光比の割合が１００％よりも大きいことが好ましい。
以下、金属細線２が分割されていないワイヤーグリッド偏光子を未分割ワイヤーグリッド偏光子と表記し、金属細線２が分割されたワイヤーグリッド偏光子を分割ワイヤーグリッド偏光子と表記する。
【００４３】
図１０をみると、Ｌ／Ｇが３００以上の場合、全ての波長において、１００％を超えており、未分割ワイヤーグリッド偏光子よりも消光比が良好であることがわかる。また、Ｌ／Ｇが大きくなるにつれ、消光比は収束し、全ての波長でほぼ一定の値を示している。
Ｌ／Ｇが３００よりも小さいところでは、長波長側から消光比が低下している。金属細線２の分割は、グリッド方向における構造変化であり、言い換えるとＴＥ方向における構造変化であるといえる。そのため、Ｌ／Ｇが変化しても消光比の分子であるＴＭ透過率には影響を及ぼさない。
しかし、ＴＥ方向においては、Ｌ／Ｇが低下すると、言い換えれば分割された金属細線２の長さＬが小さくなり、分割された金属細線２間の距離Ｇが大きくなると、金属細線２内部で光のＴＥ方向成分に励起された自由電子の移動が困難になる。すなわち、ＴＭ方向と同様に光の反射、吸収が発生せず、光が透過するようになる。そのため、Ｌ／Ｇが小さくなるとＴＥ透過率が増加し、全体として消光比が低下する。
【００４４】
この結果より、プロジェクターなどの可視光域（波長４００〜６５０ｎｍ程度）で利用する場合は、分割された金属細線２の長さＬは３０μｍ以上（Ｌ／Ｇが２００以上）であることが好ましい。また、マスクレス露光装置などのＵＶ用用途（波長１０〜４００ｎｍ程度）では、分割された金属細線２の長さＬは６μｍ以上（Ｌ／Ｇが４０以上）であることが好ましい。
【００４５】
（Ｌ／Ｇ評価２）
次に、グリッド方向における分割された金属細線２間の距離Ｇにおける消光比の変化を求めるため、以下のシミュレーションを行った。ここで、Ｌを６０μｍで固定し、Ｇをパラメータとした以外は、上記Ｌ／Ｇ評価１と同じ条件でシミュレーションを行った。
【００４６】
得られた結果を図１１に示す。図１１では、図１０と同様の傾向を示し、未分割ワイヤーグリッド偏光子の消光比に対し、Ｇを小さくする、すなわちＬ／Ｇが大きくなるにつれ、消光比が飽和していき、１００％に近づいていく。つまり、未分割ワイヤーグリッド偏光子の形状に近づくこととなり、未分割ワイヤーグリッド偏光子と同等の消光比が得られることとなる。
【００４７】
この結果から、分割ワイヤーグリッド偏光子では、ＬやＧそれぞれの値によらず、Ｌ／Ｇによって性能を設計することができる。プロジェクターなどの可視光域（波長４００〜６５０ｎｍ程度）で利用する場合は、Ｌ／Ｇが２００以上となるように性能を設計することが好ましい。また、マスクレス露光装置などのＵＶ用用途（波長１０〜４００ｎｍ程度）では、Ｌ／Ｇが４０以上であれば、未分割ワイヤーグリッド偏光子と同等の性能で用いることができる。
【００４８】
上記により得られたＬ／Ｇに対するＬとＧの関係を図１２に示す。図１２において、ハッチングで示した部分が可視光領域（波長４００〜６５０ｎｍ程度）で利用できる設計値を表している。なお、可視光領域以外の波長を有する領域で利用できるについても同様に設計値を求めることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  基板
２  金属細線
３  保護膜
４ａ、４ｂ  切断面
５  利用領域
６  保護膜欠陥部
７  腐食部分
２１、３１  偏光子
２２  撮像素子（ＣＣＤ）
２３  一組の偏光子アレイ
３２  コンデンサレンズ
３３  ＬＣライトバルブ
３４  ダイクロイッククロスプリズム
３５  投射レンズ
Ｇ  グリッド方向における金属細線間の距離
Ｌ  金属細線の長さ
Ｐ  ＷＧ周期
ＷＬ  金属細線の線幅
ＷＳ  周期方向における金属細線間の間隔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２０１１−２４８２８４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３０５９８号公報
【特許文献３】特表２００６−５０７５１７号公報
【図１】
2016024419.tif 000003
【図２】
2016024419.tif 000004
【図４】
2016024419.tif 000005
【図５】
2016024419.tif 000006
【図７】
2016024419.tif 000007
【図３】
2016024419.tif 000008
【図６】
2016024419.tif 000009
【図８】
2016024419.tif 000010
【図９】
2016024419.tif 000011
【図１０】
2016024419.tif 000012
【図１１】
2016024419.tif 000013
【図１２】
2016024419.tif 000014