(57)【要約】【課題】可視光に対し高い偏光分離性能が得られるワイヤグリッド型偏光子を提供する。【解決手段】ワイヤグリッド型偏光子は、透明基材と、透明基材の一方の面上に透明基材よりも低い屈折率の材料を用いて形成される反射防止層と、反射防止層の上に形成されるワイヤグリッドとを備え、ワイヤグリッドのピッチは、可視波長域の入射光の波長の１／２以下であり、反射防止層は、透明材料を用いて形成される構造体と粒径が１００ｎｍ以下の空孔との複合体からなる多孔質構造の光学材料である多孔質材料を用いて形成されており、ワイヤグリッド周辺の雰囲気である間隙部の屈折率をｎ１、前記透明基板の屈折率をｎＳ、ｎＡＲ＝（ｎ１・ｎＳ）１／２としたとき、当該反射防止層の屈折率ｎは、ｎ＝ｎＡＲ−０．１ｎＡＲ〜ｎＡＲ＋０．１ｎＡＲの範囲内である。【選択図】図１
2016038537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材と、
前記透明基材の一方の面上に前記透明基材よりも低い屈折率の材料を用いて形成される反射防止層と、
前記反射防止層の上に形成されるワイヤグリッドとを備え、
前記ワイヤグリッドのピッチは、可視波長域の入射光の波長の１／２以下であり、
前記反射防止層は、透明材料を用いて形成される構造体と粒径が１００ｎｍ以下の空孔との複合体からなる多孔質構造の光学材料である多孔質材料を用いて形成されており、前記ワイヤグリッド周辺の雰囲気である間隙部の屈折率をｎ１、前記透明基材の屈折率をｎＳ、ｎＡＲ＝（ｎ１・ｎＳ）１／２としたとき、当該反射防止層の屈折率ｎは、ｎ＝ｎＡＲ−０．１ｎＡＲ〜ｎＡＲ＋０．１ｎＡＲの範囲内である
ことを特徴とするワイヤグリッド型偏光子。
【請求項２】
前記間隙部に、前記反射防止層の材料と同じまたは異なる多孔質材料により形成される多孔質構造体が充填されている
請求項１に記載のワイヤグリッド型偏光子。
【請求項３】
前記多孔質材料は、主成分が金属酸化物からなるマトリックス成分により、空孔を含む金属酸化物微粒子が結合されている
請求項１または請求項２に記載のワイヤグリッド型偏光子。
【請求項４】
前記金属酸化物微粒子は、中空シリカ粒子である
請求項３に記載のワイヤグリッド型偏光子。
【請求項５】
前記ワイヤグリッドの各金属細線は、銀またはアルミニウムに、パラジウム、ネオジム、イリジウム、ビスマス、金、銅、白金、亜鉛、スズのいずれか１種または複数種を含む合金によって形成されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載のワイヤグリッド型偏光子。
【請求項６】
波長４６０ｎｍ〜６００ｎｍにおいて、ワイヤグリッドの金属細線の長手方向に直交するＰ偏光の光の透過率が９０％以上である
請求項１〜５のいずれか１項に記載のワイヤグリッド型偏光子。
【請求項７】
容器内に設けられる発光素子と、前記発光素子の上方に設けられ、光出射面を形成する基板とを備え、
前記基板を透明基材として、請求項１〜６のいずれか１項に記載のワイヤグリッド型偏光子が形成されている
ことを特徴とする光源モジュール。
【請求項８】
前記基板は、蛍光体を含有する蛍光体含有基板であり、
前記蛍光体含有基板のワイヤグリッドが形成されている面と反対側の面に、前記発光素子からの発光波長の光を透過し、かつ前記蛍光体からの発光波長である蛍光発光波長の光を反射するダイクロイックミラー層が形成されている
請求項７に記載の光源モジュール。
【請求項９】
各々異なる波長の光を発光する３つの光源を含む光源ユニットと、
入射された光を反射してスクリーン上を走査させるスキャンミラーと、
１／４波長板と、
前記光源ユニットと前記１／４波長板との間に配され、偏光分離機能を利用して、前記光源ユニットからの光を反射して前記スキャンミラーに導くとともに前記スキャンミラーによって反射された光を透過してスクリーンに到達させる偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと前記スキャンミラーとの間の光路中に配置される１／４波長板とを備え、
前記偏光ビームスプリッタとして、請求項１〜６のいずか１項に記載のワイヤグリッド型偏光子を備える
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１０】
各々異なる波長の光を発光する３つの光源を含む光源ユニットと、
反射型液晶表示素子と、
投射レンズと、
偏光分離機能を利用して、前記光源ユニットからの光を反射して前記反射型液晶表示素子に導くとともに前記反射型液晶表示素子によって反射された光を透過して前記投射レンズに到達させる偏光ビームスプリッタとを備え、
前記偏光ビームスプリッタとして、請求項１〜６のいずか１項に記載のワイヤグリッド型偏光子を備える
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１１】
前記偏光ビームスプリッタとして備えるワイヤグリッド型偏光子において、ワイヤグリッドが、前記光源ユニットからの光の入射領域に限定して形成されている
請求項９または請求項１０に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤグリッド型偏光子およびそれを用いた光源モジュールおよび投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な光学装置に使用される光学部品として、入射する光のうち互いに直交する直線偏光の一方を透過し、他方を反射する反射型偏光子が知られており、該反射型偏光子の一つにワイヤグリッド型偏光子が挙げられる。図１９は、一般的なワイヤグリッド型偏光子の構成図である。図１９に示すワイヤグリッド型偏光子９００は、透明基材９４０の一方の主面上に、金属細線９１１が互いに平行に並んで配される構造のワイヤグリッド９１０が形成されている。ワイヤグリッド９１０周辺の雰囲気、すなわち金属細線９１１間の間隙部９２０は空気で満たされている。
【０００３】
また、図２０は、図１９に示すワイヤグリッド型偏光子９００における入射光と反射光と透過光の例を示す説明図である。図２０において、光の入射面は、ワイヤグリッド９１０が形成されている面すなわち透明基材９４０の主表面と直交しており、かつ金属細線９１１の長手方向を法線とするような面（図２０でいうＸ−Ｚ平面）である。直線状の金属細線９１１の間隔であるワイヤグリッド９１０のピッチＰｉが入射光８０１の波長よりも十分短い場合、入射光８０１のうち、金属細線９１１の長手方向に直交する電場ベクトルを有する成分であるＰ偏光の光は透過し（図２０の透過光８０２参照）、金属細線９１１の長手方向と平行な電場ベクトルを有する成分であるＳ偏光の光は反射される（図２０の反射光８０３参照）。このようなワイヤグリッド型偏光子９００は高い偏光分離性能を有するため、例えば、赤外の波長領域の光を取扱う場合において有用な偏光子として古くから利用されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
ワイヤグリッド型偏光子９００の性能を決定する要因の一つがワイヤグリッド９１０のピッチＰｉと入射する光の波長λとの関係である。例えば、ピッチＰｉが波長λのほぼ１／２から２倍の範囲では、特定波長の光に対して偏光分離性能が著しく低下する。このような現象は一般に「レイリー共鳴」と呼ばれており、この共鳴が起こる最も長い波長である最大共鳴波長λｒｅｓ−ｍａｘは、以下の式（１）で表される。なお、式（１）で示されるような関係は、例えば、特許文献１にも記載されている。式（１）において、ｎｓは透明基材９４０の屈折率を表し、θはワイヤグリッド９１０に対する光の入射角を表している。
【０００５】
λｒｅｓ−ｍａｘ＝Ｐｉ（ｎｓ＋ｓｉｎθ）  ・・・式（１）
【０００６】
レイリー共鳴が起こる波長およびその近辺の波長においては、ワイヤグリッド型偏光子の性能が急激に低下する。したがって、可視光に対して十分な偏光分離性能を得るためには、最大共鳴波長λｒｅｓ−ｍａｘを、可視光の波長よりも短くしなければならない。
【０００７】
最大共鳴波長λｒｅｓ−ｍａｘを短波長側に移動させる方法としては、上記の式（１）から３つの方法が挙げられる。第一の方法は、ワイヤグリッド９１０のピッチＰｉを短くする。しかし、Ｓ偏光の光を透過しないよう金属細線９１１の厚さｔを維持しながらピッチＰｉのみを短くしなければならず、そのような超微細加工は技術的に難しいという問題がある。第二の方法は、ワイヤグリッド９１０への入射角θをゼロにする、すなわちワイヤグリッド型偏光子９００への光の入射が斜入射とならないよう垂直に光を入射させる。しかし、入射角θを制限すると偏光子としての用途が著しく制限されてしまうという問題がある。第三の方法は、ワイヤグリッド９１０を形成する透明基材９４０の屈折率（ｎｓ）を小さくする。しかし、可視光に対し透明でかつ屈折率が十分に小さい光学材料は少なく、また加工が容易な樹脂素材の場合は特に選択肢が限られるという問題がある。
【０００８】
上述した方法のうち第三の方法における課題を解決するための技術として、非特許文献１には、上記の透明基材９４０とワイヤグリッド９１０との間に、「ブルーミング層（blooming layer）」と称する単一層の反射防止膜を形成することが有効であると記載されている。なお、非特許文献１には、簡単なインピーダンス・マッチング公式と、完全に導電性のある薄い金属ストリップのパラメータとに基づき、ブルーミング層が、透明基材９４０の屈折率ｎｓの平方根に等しい屈折率ｎと、目的の波長λの１／４の光学的膜厚とを有しなければならないと記載されている。なお、ここで光学的膜厚とは屈折率ｎ×膜の厚さｄをいう。
【０００９】
また、特許文献１には、非特許文献１に記載されているブルーミング層に相当するフッ化マグネシウム層を有するワイヤグリッド型偏光子が記載されている。また、特許文献１の図８には、このフッ化マグネシウム層の効果として、フッ化マグネシウム層を有するワイヤグリッド型偏光子における、入射角４５°のＰ偏光の光に対する透過率波長依存性の計算結果が示されている。なお、該ワイヤグリッド型偏光子は、屈折率ｎｓ＝１．５２５のガラス基板上に、ブルーミング層として屈折率ｎ＝１．３８のフッ化マグネシウム層が形成され、さらにその上に銀またはアルミニウムの細線を、ピッチＰｉ＝２００ｎｍ、ワイヤ幅ｗ＝１００ｎｍ、厚さｔ＝１００ｎｍとなるように形成してなるワイヤグリッドを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４８００４３７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】J. P. Auton, "Infrared Transmission Polarizers by  Photolithography," APPLIED OPTICS. vol.6 No.6, 1967, p.1023-1027.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１に記載されているような、透明基材９４０とワイヤグリッド９１０との間に屈折率１．３８程度のフッ化マグネシウム層を設ける方法では、当該層の厚さｄにかかわらずＰ偏光の光に対する透過率が低く、偏光分離性能が十分でない。例えば、特許文献１の図８によれば、可視波長域におけるＰ偏光の光に対する最大透過率は約８４％程度に留まり、４５０ｎｍ以下の波長域では８０％以下とさらに低い。そのため、偏光子からのＰ偏光の透過光を利用する光学装置に用いた場合に、光利用効率の低下を招くという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、可視光に対し高い偏光分離性能が得られるワイヤグリッド型偏光子の提供を目的とする。より具体的には、可視波長域において、Ｓ偏光反射率を低下させることなく、より高いＰ偏光透過率が得られるワイヤグリッド型偏光子の提供を目的とする。また、本発明は、直線偏光の光を効率よく出射できる光源モジュールの提供を目的とする。また、本発明は、光利用効率の高い投射型表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によるワイヤグリッド型偏光子は、透明基材と、透明基材の一方の面上に透明基材よりも低い屈折率の材料を用いて形成される反射防止層と、反射防止層の上に形成されるワイヤグリッドとを備え、ワイヤグリッドのピッチは、可視波長域の入射光の波長の１／２以下であり、反射防止層は、透明材料を用いて形成される構造体と粒径が１００ｎｍ以下の空孔との複合体からなる多孔質構造の光学材料である多孔質材料を用いて形成されており、ワイヤグリッド周辺の雰囲気である間隙部の屈折率をｎ１、透明基材の屈折率をｎＳ、ｎＡＲ＝（ｎ１・ｎＳ）１／２としたとき、当該反射防止層の屈折率ｎは、ｎ＝ｎＡＲ−０．１ｎＡＲ〜ｎＡＲ＋０．１ｎＡＲの範囲内であることを特徴とする。
【００１５】
また、該ワイヤグリッド型偏光子は、間隙部に、反射防止層の材料と同じまたは異なる多孔質材料により形成される多孔質構造体が充填されていてもよい。
【００１６】
また、多孔質材料は、主成分が金属酸化物からなるマトリックス成分により、空孔を含む金属酸化物微粒子が結合されたものであってもよい。
【００１７】
金属酸化物微粒子は、中空シリカ粒子であってもよい。
【００１８】
また、ワイヤグリッドの金属細線は、銀またはアルミニウムに、パラジウム、ネオジム、イリジウム、ビスマス、金、銅、白金、亜鉛、スズのいずれか１種または複数種を含む合金によって形成されていてもよい。
【００１９】
また、該ワイヤグリッド型偏光子は、波長４６０ｎｍ〜６００ｎｍにおいて、ワイヤグリッドの金属細線の長手方向に直交するＰ偏光の光の透過率が９０％以上であってもよい。
【００２０】
また、本発明による光源モジュールは、容器内に設けられる発光素子と、発光素子の上方に設けられ、光出射面を形成する基板とを備え、該基板を透明基材として、上記のいずれかに記載のワイヤグリッド型偏光子が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、該基板は、蛍光体を含有する蛍光体含有基板であり、蛍光体含有基板のワイヤグリッドが形成されている面と反対側の面に、発光素子からの発光波長の光を透過し、かつ蛍光体からの発光波長である蛍光発光波長の光を反射するダイクロイックミラー層が形成されていてもよい。
【００２２】
また、本発明による投射型表示装置は、各々異なる波長の光を発光する３つの光源を含む光源ユニットと、入射された光を反射してスクリーン上を走査させるスキャンミラーと、偏光分離機能を利用して、光源ユニットからの光を反射してスキャンミラーに導くとともにスキャンミラーによって反射された光を透過してスクリーンに到達させる偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタとスキャンミラーとの間の光路中に配置される１／４波長板とを備えた投射型表示装置であって、偏光ビームスプリッタとして、上記のいずかに記載のワイヤグリッド型偏光子を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明による投射型表示装置は、各々異なる波長の光を発光する３つの光源を含む光源ユニットと、反射型液晶表示素子と、投射レンズと、偏光分離機能を利用して、光源ユニットからの光を反射して反射型液晶表示素子に導くとともに反射型液晶表示素子によって反射された光を透過して投射レンズに到達させる偏光ビームスプリッタとを備え、偏光ビームスプリッタとして、上記のいずかに記載のワイヤグリッド型偏光子を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、偏光ビームスプリッタは、ワイヤグリッドが、光源ユニットからの光の入射領域に限定して形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、簡易な構成によって、可視波長域におけるＳ偏光反射率を低下させることなくＰ偏光透過率を向上できるので、可視光に対して高い偏光分離性能を有するワイヤグリッド型偏光子を提供できる。また、本発明によれば、直線偏光の光を効率よく出射できる光源モジュールを提供できる。また、本発明によれば、光利用効率の高い投射型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態にかかるワイヤグリッド型偏光子の例を示す構成図である。
【図２】ワイヤグリッド型偏光子１００における入射光と出射光（反射光および透過光）の例を示す説明図である。
【図３】反射防止層１３０に用いる多孔質材料の例を示す模式断面図である。
【図４】ワイヤグリッド１１０の形成方法の例を示す説明図である。
【図５】ワイヤグリッド１１０の形成方法の他の例を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態にかかるＬＥＤ光源の例を示す模式断面図である。
【図７】第２の実施形態にかかるＬＥＤ光源の他の例を示す模式断面図である。
【図８】第２の実施形態にかかるＬＥＤ光源の他の例を示す模式断面図である。
【図９】蛍光体含有基板２７０の他の例を有するワイヤグリッド型偏光子を示す模式断面図である。
【図１０】第３の実施形態の投射型表示装置の例を示す構成図である。
【図１１】第３の実施形態（第３の実施例）のワイヤグリッド型偏光子４２０のＳ偏光反射率ＲｓおよびＰ偏光透過率Ｔｐの入射角依存性の例を示すグラフである。
【図１２】第３の実施形態の投射型表示装置の他の例を示す構成図である。
【図１３】第１の実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。
【図１４】第２の実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。
【図１５】第１の比較例のワイヤグリッド型偏光子の偏光効率の計算結果を示すグラフである。
【図１６】第２の比較例のワイヤグリッド型偏光子の偏光効率の計算結果を示すグラフである。
【図１７】第４の実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。
【図１８】第５の実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。
【図１９】一般的なワイヤグリッド型偏光子の構成図である。
【図２０】図１９に示すワイヤグリッド型偏光子における入射光と出射光（反射光と透過光）の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施形態１．
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかるワイヤグリッド型偏光子の例を示す構成図である。また、図２は、図１に示すワイヤグリッド型偏光子１００における入射光と出射光（反射光および透過光）の関係を示す説明図である。図１に示すワイヤグリッド型偏光子１００は、透明基材１４０上に、透明基材１４０の屈折率に比べて低い屈折率を有する光学部材により形成される反射防止層１３０が積層され、その反射防止層１３０の上に、一方向に伸びる形状の複数の金属細線１１１が互いに平行に所定のピッチで並んで配されたワイヤグリッド１１０を有する。
【００２８】
ワイヤグリッド１１０のピッチＰｉ、すなわち各金属細線１１１の間隔は、入射する光の波長よりも十分短く設定される。これにより、図２に示すように、入射光１５１のうち、金属細線１１１の長手方向に直交する電場ベクトルを有する成分であるＰ偏光の光は透過され（図２の透過光１５２）、金属細線１１１の長手方向と平行な電場ベクトルを有する成分であるＳ偏光の光は反射される（図２の反射光１５３）。なお、図２では、ワイヤグリッド型偏光子１００に対する光の入射面の例として、ワイヤグリッド１１０が形成される透明基材１４０の面と直交し、かつワイヤグリッド１１０を構成している金属細線１１１の長手方向を法線とする面（Ｘ−Ｚ平面）を示している。
【００２９】
なお、図示省略しているが、透明基材１４０の他方の主面上に、反射防止膜が形成されていてもよい。当該反射防止膜の構成は特に問わないが、例えば、透明誘電体材料の光学多層膜が挙げられる。
【００３０】
透明基材１４０は、可視波長域において実質的に光吸収の無い透明な光学材料により構成されたものであれば特に限定されない。該光学材料は、例えば、ガラス、光学結晶、樹脂、焼結体やそれらの複合材料が挙げられる。例えば、安価で光学均一性が高い一般的な光学ガラスや樹脂材料が使用できる。なお、例えば、可視波長域の光に対する屈折率が１．４０〜１．６４の透明基材であっても、後述する反射防止層１３０により、ワイヤグリッド１１０周辺の雰囲気と透明基材１４０との界面による反射を抑えられるので、Ｐ偏光透過率を向上できる。ここで、可視波長域は比較的視感度の高い４３０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長域とするが、これに限定されない。また、波長４６０ｎｍ〜６００ｎｍにおいて、Ｐ偏光透過率が９０％以上であれば、十分に本発明の効果が得られていると言える。
【００３１】
反射防止層１３０は、可視波長域において実質的に光吸収の無い透明な光学材料であって、かつ、実質的に以下の式（２）を満たす光学材料により構成される。
【００３２】
ｎ＝（ｎ１・ｎＳ）１／２  ・・・（２）
【００３３】
ここで、ｎ１はワイヤグリッド１１０周辺の雰囲気の屈折率、すなわち各金属細線１１１間の隙間（以下、間隙部１２０という。）の充填材の屈折率を表し、ｎは反射防止層１３０の屈折率を表し、ｎＳは透明基材１４０の屈折率を表す。
【００３４】
式（２）は、ワイヤグリッド１１０周辺の雰囲気と透明基材１４０との界面に対する反射防止条件である。式（２）で示される反射防止条件を満たす光学材料を用いて反射防止層１３０を形成することにより、Ｐ偏光透過率を向上できる。
【００３５】
なお、現実的な範囲として、上記の式（２）に示されるｎにおいて−１０％〜＋１０％の範囲内の相違であれば、反射防止条件が満たされているとする。なお、−５％〜＋５％の範囲内の相違であればより好ましい。すなわち、式（２）に基づいて、ｎＡＲ＝（ｎ１・ｎＳ）１／２とするｎＡＲを与えたとき、ｎ＝ｎＡＲ−０．１ｎＡＲ〜ｎＡＲ＋０．１ｎＡＲの範囲内であればよく、ｎ＝ｎＡＲ−０．０５ｎＡＲ〜ｎＡＲ＋０．０５ｎＡＲの範囲内であれば、より好ましい。
【００３６】
例えば、透明基材１４０の屈折率ｎＳが１．４０〜１．６４であれば、反射防止層１３０は、屈折率ｎが１．１８〜１．２８の光学材料により構成されればよい。なお、一般的な反射防止膜の構成の一つに光学多層膜が挙げられるが、このような光学多層膜、すなわち複数の層が積層されてなり、各層界面の干渉を利用して反射を防止するような構成は、反射防止層１３０の構成には適用されない。換言すると、反射防止層１３０は、複数層からなる構成である場合には、各層の屈折率が少なくとも透明基材１４０の屈折率ｎＳよりも低いことを条件とする。
【００３７】
反射防止層１３０の膜厚ｄは、その光学的膜厚、すなわち屈折率ｎ×膜厚ｄが可視波長域中の波長λ０に対し、λ０／４に略等しくなるように調整する。例えば、入射角θの入射光の場合、反射防止層１３０における光路長差はｎ×ｄ×ｃｏｓθで表されるため、反射防止層１３０の膜厚ｄを、λ０／（４×ｎ×ｃｏｓθ）に略等しくなるように調整すればよい。ここで、波長λ０は、視感度の高い５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの範囲で設定されるのが好ましい。また、上記の「略」は、それぞれ−１０％〜＋１０％の範囲内の相違であればよい。
【００３８】
ところで、可視波長域において実質的に光吸収の無い透明な光学材料であって、屈折率が、一般的な光学ガラスや樹脂の屈折率（ｎＳ）に対して式（２）を満たすような値、すなわちｎ＝１．１８〜１．２８であるような低屈折率材料は、製品化できるレベルでは実在していない。そこで、本発明では、反射防止層１３０を構成する光学材料として、多孔質構造の光学材料（以下、多孔質材料という。）を用いる。より具体的には、屈折率が１．３３以上の透明材料を用いて形成される構造体１３１と、屈折率が１．０の空気または真空による空孔１３２との複合体からなる多孔質材料を用いる。ここで、構造体１３１の材料とされる透明材料は、単一屈折率の材料であってもよく、複数の屈折率の材料の混合物であってもよい。
【００３９】
図３は、反射防止層１３０に用いる多孔質材料の例を示す模式断面図である。図３（ａ）に示す多孔質材料１３０ａは、屈折率が１．３３以上の透明材料からなる構造体１３１ａ中に、屈折率が１．０の空気または真空からなる空孔１３２ａ（例えば、気泡）が分散されており、全体として多孔質構造となっている光学部材の例である。
【００４０】
また、図３（ｂ）に示す多孔質材料１３０ｂは、屈折率が１．３３以上の透明材料からなる構造体である外殻１３１ｂと、外殻１３１ｂの内部に屈折率が１．０の空気または真空からなる中空部１３２ｂとを有する中空粒子１３３が複数結合しており、全体として多孔質構造となっている光学部材の例である。なお、多孔質材料１３０ｂにおける空孔１３２には、各中空粒子１３３の中空部１３２ｂだけでなく、中空粒子１３３と中空粒子１３３との間に形成される空隙部１３２ｃも含まれる。
【００４１】
複合体からなる多孔質材料の場合における反射防止層１３０の屈折率ｎは、反射防止層１３０を構成している多孔質材料に含まれる各媒質の屈折率と体積比とから求めればよい。例えば、反射防止層１３０の全体積中、屈折率がｎａの透明材料により形成される構造体１３１の体積比率をＶａ、屈折率がｎ０の空孔１３２の体積比率をＶｏ（ただしＶｏ＋Ｖａ＝１）とすると、ｎ＝ｎ０×Ｖｏ＋ｎａ×Ｖａで近似できる。
【００４２】
例えば、構造体１３１の材料に酸化シリコン（ＳｉＯ２：シリカ）を用いた場合、屈折率は１．４５程度であるため、ｎａ＝１．４５とすると、体積比率Ｖａを０．４０〜０．６２の間で調整することにより、屈折率ｎ＝１．１８〜１．２８の光学材料とできる。構造体１３１の材料は、最終的に得られる多孔質材料からなる反射防止層１３０の（実効的な）屈折率ｎが上記反射防止条件を満たすものとなれば特に限定されないが、酸化シリコン以外にも、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）、酸化チタン（ＴｉＯ２：チタニア）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２：ジルコニア）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化スズ（ＳｎＯ）などの金属酸化物や、有機材料が挙げられる。以下では、金属酸化物を用いて形成される微粒子を金属酸化物微粒子という場合がある。
【００４３】
また、空孔１３２に起因する可視波長域の入射光の散乱を低減または防止するため、多孔質材料に含まれる空孔１３２の最大径Ｒは、可視最短波長の略１／４以下である１００ｎｍ以下が好ましく、略１／８以下である５０ｎｍ以下がより好ましい。なお、図３（ｂ）に示したような粒子を結合させる構造の場合、最大径Ｒの代わりに平均一次粒子径が上記条件を満たしていればよい。このような平均一次粒子径の粒子を用いれば、多孔質材料中の空孔１３２の最大径Ｒが１００ｎｍ以下または５０ｎｍ以下となりやすく、透明性も良好となる。
【００４４】
また、多孔質材料１３０ｂにおいて、粒子同士を結合する方法として、マトリックス成分（バインダ成分）を用いてもよい。マトリックス成分を用いて粒子同士を結合する方法を用いれば、湿式法によって当該多孔質材料からなる反射防止層１３０を形成できるため、乾式法、例えば真空蒸着法などの物理蒸着法や熱ＣＶＤなどの化学蒸着法に比べて安価に形成できる。
【００４５】
マトリックス成分は、上述したような金属酸化物が好ましい。なお、粒子の材料に用いる金属酸化物とマトリックス成分に用いる金属酸化物とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、マトリックス成分は、金属酸化物のみからなることが好ましいが、例えば樹脂などの成分を３０質量％以下、好ましくは１０質量％以下、さらに好ましくは２質量％以下含有してもよい。なお、マトリックス成分を用いる場合には、マトリックス成分の体積比率を含めて算出される反射防止層１３０の屈折率ｎが上述した反射防止条件を満たすようにすればよい。すなわち、反射防止層１３０の全体積中、屈折率がｎａの透明材料により形成される構造体１３１の体積比率をＶａ、屈折率がｎｍのマトリックス成分の体積比率をＶｍ、屈折率がｎ０の空孔１３２の体積比率をＶ０（ただしＶ０＋Ｖｍ＋Ｖａ＝１）とすると、ｎ＝ｎ０×Ｖ０＋ｎｍ×Ｖｍ＋ｎａ×Ｖａで近似できる。
【００４６】
また、結合される側の粒子についても、必ずしも１種の形状または材料からなるものに限られず、２種以上の形状または材料からなるものを併用できる。例えば、形状の異なる２種類以上の粒子を用いてもよいし、材料の異なる２種類以上の粒子を用いてもよい。また、複数の材料からなる粒子を用いてもよい。粒子の形状は、特に限定されないが、例えば球状、円筒状、直方体状などが挙げられる。
【００４７】
また、粒子は、内部に空隙を有する中空状のもの（中空粒子）が好適なものとして挙げられ、特に、最終的に形成される多孔質材料の（実効的な）屈折率ｎを低くでき、かつ作製が容易な中空シリカ粒子が好適例として挙げられる。中空シリカ粒子は、外殻１３１ｂの主成分が酸化シリコンである中空粒子１３３である。なお、外殻１３１ｂは必ずしも中空部１３２ｂ全体を覆うように形成される必要はなく、中空部１３２ｂの一部は外殻１３１ｂから露出していてもよい。中空粒子であれば、外殻１３１ｂの厚さを調整することによって、多孔質材料の平均屈折率ひいては反射防止層１３０の屈折率ｎを容易に調整できるため、好ましい。また、中空シリカ粒子であれば、多孔質材料の平均屈折率ひいては反射防止層１３０の屈折率ｎを、例えば波長５５０ｎｍで１．１〜１．４にすることも容易に可能となる。
【００４８】
中空シリカ粒子を用いる場合、各中空シリカ粒子の外殻１３１ｂの厚さは、特に限定されず、また粒径によっても異なるが、一例として０．５ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、１ｎｍ〜２０ｎｍがより好ましい。他の粒子においても、参考として、外殻１３１ｂの厚さは、粒径に対して１／５０〜１／３程度の厚さが好ましく、１／５〜１／３程度の厚さがより好ましい。
【００４９】
また、中空シリカ粒子は、マトリックス成分中で凝集していてもよい。例えば２〜１０個程度凝集したものが、マトリックス成分中に分散していてもよい。この場合、反射防止層１３０を構成する金属酸化膜の強度や磨耗耐性が高まる傾向がある。また、この場合、凝集体としての粒径（以下、平均凝集粒子径ともいう）は、６０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましく、１００ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましい。他の粒子においても、参考として、平均凝集粒子径は、凝集していない状態での平均粒径（平均一次粒子径）の１．５倍以上が好ましい。なお、本発明における粒子の平均粒径とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた観測により測定される値を指す。
【００５０】
また、多孔質材料は、上述したような複数の粒子を結合する方法のほか、例えば、焼成により自身の一部（例えば、一部の含有物質）が消滅して、最終的に空孔を形成するような空孔形成物質を用いても形成できる（図３（ａ）参照）。このような空孔形成物質を用いる場合も、湿式法によって多孔質材料からなる反射防止層１３０を形成でき、乾式法に比べて安価に形成できる。構造体１３１の材料にもなる、空孔形成物質のうち消滅しない材料は、金属酸化物からなることが好ましいが、例えば有機樹脂などの成分を３０質量％以下、好ましくは１０質量％以下、さらに好ましくは２質量％以下含有してもよい。また、該金属酸化物は、最終的に得られる反射防止層１３０の屈折率ｎが上述した反射防止条件を満たすものであれば特に制限されないが、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化スズなどが好適なものとして挙げられる。
【００５１】
また、上述したように反射防止層１３０は必ずしも単層構造に限られない。例えば、多孔質材料が２層以上積層されて反射防止層１３０を構成してもよい。多層構造の反射防止層１３０の例としては、種類の異なる多孔質材料からなる多孔質構造体が交互に積層されたものであってもよいし、同種の多孔質材料であって組成の異なる多孔質材料からなる多孔質構造体が交互に積層されたものであってもよい。いずれの場合も、反射防止層１３０全体の平均屈折率ｎが上述した反射防止条件を満たすものであれば、特に制限されない。
【００５２】
次に、反射防止層１３０の形成方法について説明する。以下では、反射防止層１３０として、金属酸化物粒子（中空シリカ粒子）を用いた金属酸化物膜を形成する方法を説明する。なお、中空シリカ粒子は、以下に示すようなコア−シェル型微粒子のコアを除去することにより製造できるが、それに限らない。
【００５３】
コア−シェル型微粒子は、例えばコアとなるコア微粒子を分散媒に分散させ、その後に外殻となる前駆物質を反応させて製造する。コア微粒子としては、中空シリカ粒子の製造方法によっても異なるが、熱、酸もしくは光によって溶解、分解または昇華するものが挙げられる。例えば、界面活性剤ミセル、水溶性有機重合体、スチレン樹脂、アクリル樹脂等の熱分解性有機重合体微粒子や、アルミン酸ナトリウム、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛等の酸溶解性無機微粒子や、硫化亜鉛、硫化カドミウム等の金属カルコゲナイド半導体や、酸化亜鉛等の光溶解性無機微粒子等が使用できる。なお、これらより選ばれる２種以上の混合物であってもよい。これらの中でも、コアを除去するときの作業性や生産性が良好であり、またコア除去中に中空シリカ粒子の急激な凝集を抑制でき、透明性の高い金属酸化物膜が得られる点で、酸化亜鉛が好ましい。
【００５４】
コア微粒子は、気相法等による乾式法、液相法等による湿式法のどちらで合成されたものでもよく、単分散体であっても凝集体であってもよい。コア微粒子の大きさや形状は、特に限定されず、コア微粒子の溶解速度、中空シリカ粒子における空孔（中空部１３２ｂ）の大きさ等を考慮して適宜選択する。
【００５５】
分散媒も特に限定されず、例えば、水、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類が挙げられる。分散媒は、必ずしも水を含有する必要はないが、外殻となる前駆物質を加水分解・重縮合する場合にそのまま使用できることを考慮すると、分散媒は水単独または水と有機溶媒との混合溶媒が好ましい。
【００５６】
分散媒へのコア微粒子の分散は、好ましくは分散剤を加えて、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、ホモミキサー、ペイントシェーカー等の分散機で解膠することにより行う。このコア微粒子の分散液に、酸やアルカリ等の加水分解触媒を添加し、例えばｐＨ８以上で外殻となる前駆物質を反応させる。これにより、コア微粒子の表面に外殻を形成し、コア−シェル型微粒子を得る。外殻となる前駆物質としては、例えば、ケイ酸、ケイ酸塩、ケイ酸アルコキサイドより選ばれる１種または２種以上の混合物が挙げられ、これらの加水分解物または重合物であってもよい。
【００５７】
外殻の形成時間を短縮するために、コア微粒子の分散液の混合時のｐＨは９〜１１が好ましく、温度は２０℃〜１００℃が好ましい。コア微粒子の分散液には、イオン強度を高めて外殻の形成を容易とするために、水酸化マグネシウム等の電解質を添加し、これらの電解質によりｐＨを調整してもよい。
【００５８】
その後、例えばコア−シェル型微粒子内のコア微粒子を溶解させて中空シリカ粒子とする。コア微粒子は、例えばｐＨ８以下でイオンとなって溶解する。コア微粒子がＺｎＯ微粒子の場合はＺｎ２＋イオンとなって溶解する。コア微粒子の溶解は、酸の添加や、酸性カチオン交換樹脂の使用によって実施できる。酸性カチオン交換樹脂によれば、コア微粒子の溶解が緩やかに進行することから、イオン濃度の急激な上昇を抑制し、中空シリカ粒子の急激な凝集を抑制できる。急激な凝集が起こると、凝集粒子径が大きくなりすぎ、金属酸化物膜の透明性が低下するおそれがある。
【００５９】
酸性カチオン交換樹脂は、少なくともコア微粒子を溶解し、分散液のｐＨを８以下、好ましく６以下の範囲とするものが好ましい。ここで酸性カチオン交換樹脂の酸性度は官能基によって決まり、強酸性では−ＳＯ３Ｈ基、弱酸性では−ＣＯＯＨ基が挙げられる。酸性カチオン交換樹脂の添加量は、少なくとも発生する上記のＺｎ２＋のようなイオンの量よりも総交換容量が大きい範囲であることが好ましい。樹脂量は、必要量の１．１〜５倍の範囲が好ましい。酸性カチオン交換樹脂の添加量が多いほどコア微粒子の溶解速度が速まる傾向がある。
【００６０】
溶解温度は、特に限定されず、室温であっても基本的に溶解反応が進行する。温度は、高い方が溶解反応および溶解イオン等の拡散速度が増大するために好ましく、例えば１０℃〜１００℃が好ましく、２０℃〜８０℃がより好ましい。コア微粒子の溶解後、ろ過等の固液分離操作によりカチオン交換樹脂を分離して中空シリカ粒子の分散液を得ることができる。
【００６１】
その後、中空シリカ粒子の分散液と、マトリックス成分となる前駆物質とを混合し、透明基材１４０の表面に塗布する塗工液を調製する。マトリックス成分となる前駆物質の固形分換算量は、中空シリカ粒子の質量に対して０．０５〜１５倍が好ましい。このような割合とすることで、良好な多孔質構造を有するとともに、高い硬度を有する金属酸化物膜（反射防止層１３０）を形成できる。
【００６２】
マトリックス成分となる前駆物質としては、マトリックス成分に含ませる金属の金属アルコキサイドおよび／またはその加水分解重縮合物等が挙げられる。金属アルコキサイドとしては、ケイ酸アルコキサイドが好ましく、例えばケイ酸エチルの他、パーフルオロポリエーテル基および／またはパーフルオロアルキル基等のフッ素含有官能基を含むケイ酸アルコキサイド、ビニル基およびエポキシ基より選ばれる官能基の１種または２種以上を含有するケイ酸アルコキサイドでもよい。
【００６３】
パーフルオロポリエーテル基を含有するケイ酸アルコキサイドとしては、例えばパーフルオロポリエーテルトリエトキシシランが挙げられ、パーフルオロアルキル基を含有するケイ酸アルコキサイドとしては、パーフルオロエチルトリエトキシシランが挙げられ、ビニル基を含有するケイ酸アルコキサイドとしては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが挙げられ、エポキシ基を含有するケイ酸アルコキサイドとしては、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００６４】
また、マトリックス成分の一部に有機樹脂を用いる場合、紫外線硬化型有機樹脂が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
【００６５】
塗工液は、中空シリカ粒子、マトリックス成分の前駆物質の他、塗布表面へのぬれ性を向上させるための界面活性剤を含むことができる。界面活性剤はアニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれのものも使用できる。界面活性剤としては、−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＳＯ２−、−ＮＲ−（Ｒは水素原子または有機基）、−ＮＨ２−、−ＳＯ３Ｙ、−ＣＯＯＹ（Ｙは水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子またはアンモニウムイオン）の構造単位を有するノニオン性界面活性剤が好ましい。
【００６６】
ノニオン系の界面活性剤としては、例えば、アルキルポリオキシエチレンエーテル、アルキルポリオキシエチレン−ポリプロピレンエーテル、脂肪酸ポリオキシエチレンエステル、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタンエステル、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビトールエステル、アルキルポリオキシエチレンアミン、アルキルポリオキシエチレンアミド、ポリエーテル変性のシリコーン系界面活性剤等が挙げられる。
【００６７】
塗工液は、界面活性剤以外にも、必要に応じて各種添加剤を含むことができる。例えば、着色、導電、偏光、紫外線遮蔽、赤外線遮蔽、防汚、防曇、光触媒、抗菌、蓄光、電池、屈折率制御、撥水、撥油、指紋除去、滑り性等より選ばれる１種または２種以上の機能を付与するものを含んでもよい。
【００６８】
塗工液の塗布は、例えば、ローラー塗布、手塗り、刷毛塗り、ディッピング、回転塗布、浸漬塗布、各種印刷方式による塗布、カーテンフロー、バーコート、ダイコート、グラビアコート、マイクログラビアコート、リバースコート、ロールコート、フローコート、スプレーコート、インクジェット、ディップコート等により行うことができる。
【００６９】
塗布後、塗膜を乾燥させることにより、多孔質構造を有する金属酸化物膜からなる反射防止層１３０を形成できる。乾燥は、溶媒を除去できるとともに、前駆物質をマトリックス成分に変換できればよく、例えば室温〜２００℃程度で保持すればよいが、より強固なものとするために、５００℃〜７００℃で１分〜６０分間程度の熱処理が好ましい。
【００７０】
また、必要に応じて、例えば機械的強度を高めるために、紫外線や電子線等による照射を行ってもよい。さらに、密着性を高めるために、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、オゾン処理等の放電処理、水、酸やアルカリ等の化学処理、または研磨剤を用いた物理的処理を施すことができる。
【００７１】
なお、上述した作製方法のうちコア−シェル型微粒子の分散媒に水単独または水と有機溶媒との混合液溶媒を用いる部分以外については、中空シリカ粒子以外の金属酸化物微粒子全般に適用可能である。また、コア−シェル型微粒子の作製方法については、中空粒子全般に適用可能である。また、マトリックス成分の例、塗工液への機能付与、塗工液の乾燥方法については、粒子を結合させた構成の多孔質材料全般に適用可能である。
【００７２】
次に、空孔形成物質を用いて多孔質構造の反射防止層１３０（金属酸化物膜）を形成する方法を説明する。以下に示す例では、溶媒に、マトリックス成分（本例では、構造体１３１ａ）に含ませる金属の金属アルコキサイドおよび／またはその加水分解重縮合物などと、多孔質構造における空孔を形成するための粒子状の有機物とを添加して塗工液を得る。有機物としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂、スチレン系樹脂などが挙げられる。塗工液には、必要に応じて、上記した界面活性剤などの各種添加剤を含ませてもよい。
【００７３】
その後、透明基材１４０の表面に塗工液を塗布し、乾燥させた後、２００℃〜７００℃の温度で焼成する。この焼成により、粒子状の有機物を気化させて除去できる。これにより、粒子状の有機物の位置に空孔１３２ａが形成され、多孔質構造を有する金属酸化物膜からなる反射防止層１３０を形成できる。
【００７４】
また、他の方法として、上記の製法または上記とは異なる製法により作製された中空シリカ粒子等の中空粒子を有機溶剤中に分散させた分散液を透明基材１４０の表面に塗布し、塗布した分散液を乾燥することにより、多孔質構造の反射防止層１３０を形成できる。有機溶剤の代わりに透明樹脂バインダー中に中空粒子を分散させた塗工液を作製し、透明基材１４０の表面に塗布した後に、バインダーの透明樹脂を紫外線または熱により硬化させて、多孔質構造の反射防止層１３０を得てもよい。一次粒子径が１００ｎｍ以下の中空シリカ粒子として、例えば、日揮触媒化成社製のスルーリア（登録商標）、日鉄鉱業社製のシリナックス（登録商標）、グランデックス社製のナノバルーン（登録商標）等を用いてもよい。透明樹脂バインダーを用いる場合、中空粒子の使用量を少なくして低屈折率の反射防止層１３０を実現するために、バインダーに用いる透明樹脂は低屈折率ほど好ましい。例えば、屈折率が１．３４のアモルファスフッ素樹脂（例えば、旭硝子社製のサイトップ（登録商標））が好ましい。
【００７５】
次に、ワイヤグリッド１１０について説明する。ワイヤグリッド１１０を構成する各金属細線１１１の材料は特に限定されないが、可視波長域の光に対し高い反射率を示し、かつ高導電率を有する銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等が好ましい。すなわち、ワイヤグリッド１１０の光学定数（ｎｗ：屈折率、ｋｗ：消衰係数）である屈折率ｎｗが１より小さな値で、消衰係数ｋｗがより大きくなるような金属材料が好ましい。例えば、可視波長域における屈折率が相対的に小さい金属材料である銀を用いれば、高いＰ偏光透過率（以下、ＴＰで表す）が得られるため、好ましい。また、可視波長域における消衰係数が相対的に大きい金属材料であるアルミニウムを用いれば、Ｓ偏光透過率（以下、ＴＳで表す）を低減して、高い消光比ＴＰ／ＴＳが得られるため、好ましい。
【００７６】
銀を用いる場合、パラジウム（Ｐｄ）などの金属を１％程度添加して合金化する（例えば、ＡＰＣとする）ことで、耐熱性、および高温かつ高湿度の環境における経時劣化が改善されるため好ましい。銀薄膜の耐食性に及ぼす合金元素添加効果については、例えば、文献「大西  隆他、”銀薄膜の耐食性に及ぼす合金元素添加効果”、神戸製鋼技報  Ｖｏｌ．５２  Ｎｏ．２、２００２年９月」に記載されている。銀に対して、反射率低下を伴わずに耐酸化性を改善するには、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）等を０．３〜１．５原子量％添加した合金が有効である。また、耐硫化性の改善には、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）等を２原子量％程度添加した合金が有効である。また、ＮａＣｌ耐性の改善には、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）を添加した合金が有効である。また、銀−ネオジム−銅（Ａｇ−Ｎｄ−Ｃｕ）系、銀−金−銅（Ａｇ−Ａｕ−Ｃｕ）系、銀−ビスマス（Ａｇ−Ｂｉ）系の合金なども使用できる。
【００７７】
ワイヤグリッド１１０の高さ、すなわち各金属細線１１１の厚さｔは、所望とする偏光分離性能から必要な値が定まる。例えば、Ｓ偏光の入射光の透過率Ｔｓが１％以下であれば良い場合には、金属細線１１１の厚さｔが３０ｎｍ以上であれば、良好な偏光分離性能が得られる。金属細線１１１が薄過ぎると、金属細線１１１における光の透過が無視できず、偏光分離性能が低下する。逆に金属細線１１１が厚すぎると、Ｐ偏光透過率ＴＰやＳ偏光反射率Ｒｓが低下するため、厚さｔの上限は約３００ｎｍであればよい。
【００７８】
金属細線１１１を銀またはその合金で形成する場合、厚さｔは１００ｎｍ〜２５０ｎｍ程度が望ましい。なお、金属細線１１１と反射防止層１３０との界面の接着強度が低い場合、反射防止層１３０との密着性を向上するため、金属細線１１１と反射防止層１３０との間に、接着層としてクロムＣｒなどの金属膜や金属酸化物膜を、光学特性に影響しない１０ｎｍ以下の厚さで形成してもよい。
【００７９】
ワイヤグリッド１１０のピッチＰｉは、例えば、０°入射時の最大共鳴波長λｒｅｓ−ｍａｘが、入射光の波長以下になる値であればよい。例えば、間隙部１２０の充填材、すなわち、ワイヤグリッド１１０周辺の雰囲気が空気（屈折率ｎ１＝１）の場合、可視波長域においては入射光の最短波長を４３０ｎｍ程度に見積もれば視感度の高い可視波長域をカバーでき、可視光用光学素子として問題が無いことから、ピッチＰｉは４００ｎｍ以下であればよい。さらに、０°以外の斜入射光に対しても、回折光を発生させずに高いＰ偏光透過率およびＳ偏光反射率を維持するために、ピッチＰｉは２００ｎｍ以下がより好ましい。ピッチＰｉが小さくなるほど金属材料に対する微細加工が技術的に難しくなるため、安定した偏光分離性能を得るためにはＰｉ＝１５０ｎｍ〜２００ｎｍがさらに好ましい。
【００８０】
ワイヤグリッド１１０のワイヤ幅ｗ、すなわち各金属細線１１１の幅（短手方向の長さ）は、ピッチＰｉの約半分程度（ｗ＝０．５Ｐｉ）のときに偏光分離性能が良好であるため、０．３Ｐｉ≦ｗ≦０．７Ｐｉを満たす値が好ましい。
【００８１】
また、金属細線１１１の断面形状は、特に限定されるものではなく、正方形、長方形、台形、三角形、楕円形、その他様々な形状でよい。ここで、断面形状が正方形、長方形以外の断面形状である場合、ワイヤ幅ｗは、ワイヤ断面形状の高さ方向における金属細線１１０の幅の平均値に相当する。
【００８２】
ワイヤグリッド１１０は種々の製法で形成できる。可視波長域の光が入射するワイヤグリッド型偏光子の場合、例えば、図４に示されるように、反射防止層１３０上に金属細線１１１の材料とされる金属（合金を含む）を用いて形成した金属膜６０１を所定の厚さで成膜し（図４（ａ））、その後、微細加工して各金属細線１１１を得てもよい。なお、金属膜の厚さは、少なくとも金属細線１１１の高さｔを満足する厚さとする。
【００８３】
具体的には、金属膜６０１上にワイヤグリッド１１０のピッチＰｉに相当するピッチの凹凸形状に加工された樹脂レジスト６０２をマスクとして形成した後（図４（ｂ））、該金属膜６０１をエッチング加工すればよい（図４（ｃ））。樹脂レジスト６０２のパターニングは、極紫外レーザを用いた干渉露光法、電子線リソグラフィを用いた製造方法が一般的に使用できる。樹脂レジストの他の作製技術としては、ワイヤグリッドの各金属細線１１１によって形成される断面凸形状を反転させた断面凹形状を有するモールドを用いて、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を成形することでパターニングする方法が挙げられる。次に、パターニングされた樹脂レジスト６０２をマスクとして用いて、金属膜６０１をエッチング加工して複数の金属細線１１１からなるワイヤグリッド１１０とする。ここで、樹脂と金属の微細加工に適したドライエッチング条件、または、金属膜溶解液およびウェットエッチング条件を適宜調整する。ドライエッチングや金属膜溶解やウェットエッチングは、何れも所望のピッチＰｉ、ワイヤ幅ｗ、厚さｔを有するワイヤグリッド１１０をエッチング加工で作製する方法である。
【００８４】
また、以下にワイヤグリッド１１０の他の作製方法を示す。反射防止層１３０の上に、図５（ａ）に示されるような、ワイヤグリッド１１０の各金属細線１１１が形成される位置に当該金属細線１１１の形状に合致する形状の断面凹形状を有するようパターニングされた樹脂レジスト６０３を、各凹形状の深さが金属細線１１１の厚さｔ以上となるように形成する。樹脂レジスト６０３のパターニングは、樹脂レジスト６０２と同様の方法を用いればよい。ここで、反射防止層１３０上の樹脂レジスト６０３の凹形状位置にも樹脂レジストが残留する場合、アルゴンに酸素ガスが混合されたガスを用いた反応性ドライエッチングを行って、残留する樹脂レジストを排除する。これにより、反射防止層１３０の表面に、金属細線１１１の形状（特に、幅と高さ）に対応する開口部６０３１が設けられた状態になる。次に、ワイヤグリッド１１０の金属細線１１１の材料となる金属膜６０４を所定の膜厚ｔとなるように、パターニングされた樹脂レジストの凹形状位置を含む全面に成膜する（図５（ｂ））。最後に、樹脂レジスト６０３を有機溶剤で剥離（リフトオフ）することにより、所望のピッチＰｉ、ワイヤ幅ｗ、厚さｔを有する複数の金属細線１１１からなるワイヤグリッド１１０を反射防止層１３０上に作製できる（図５（ｃ））。
【００８５】
なお、上記実施形態では、ワイヤグリッド１１０の間隙部１２０の充填材が空気（屈折率ｎ１＝１．０）の場合を例に説明したが、間隙部１２０の充填材は空気以外であってもよい。そのような場合であっても、反射防止層１３０は間隙部１２０の充填材との界面に対し、上述した反射防止条件を満たすように構成されていればよい。なお、例えば、間隙部１２０は、反射防止層１３０の材料に用いた多孔質材料で充填されてもよい。その場合は、ｎ１を充填材の上層に位置する媒質である空気の屈折率として、充填材を（２）式により規定される屈折率ｎまたはそれ以下の屈折率を有する多孔質材料とすればよい。
【００８６】
ワイヤグリッド１１０の間隙部１２０の充填材は、各媒質の界面で上記の反射防止条件を満たしやすいよう、低屈折率材料が好ましい。なお、充填材は、反射防止層１３０の材料に用いた多孔質材料に限定されず、例えば、別の多孔質材料であってもよい。ワイヤグリッド１１０の間隙部１２０が多孔質材料層等の固体で充填されれば、金属細線１１１の変形防止や防傷に役立つとともに、金属細線１１１が外気に接する面積が減るため高温高湿度環境下での耐久性も向上できる。
【００８７】
実施形態２．
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。以下では、本発明によるワイヤグリッド型偏光子を利用した光源モジュールについて説明する。図６は、本実施形態の光源モジュールの例を示す模式断面図である。図６に示すＬＥＤ光源２００ａは、表面実装型のＬＥＤ光源に、第１の実施形態のワイヤグリッド型偏光子１００を組み合わせた例である。図６に示すＬＥＤ光源２００ａは、リードフレーム等が実装された基材２１０上に発光素子であるＬＥＤチップ２２０が実装されている。また、本例では、基材２１０と側壁部２３０とが、ＬＥＤチップ２２０から放射された光の波長を変換する蛍光体を充填するための容器を形成している。該容器内には、蛍光体２４０が充填されているとともに、該容器を構成している基材２１０および側壁部２３０の内表面のうち少なくとも蛍光体２４０と接する部分が、反射部材２５０で覆われている。そして、容器内に充填された蛍光体２４０の光出射面を封止するように、ワイヤグリッド型偏光子１００が、側壁部２３０の上端に固定されている。なお、図６では、ＬＥＤチップ２２０の電極配線や基材２１０上のリードフレームは図示省略した。
【００８８】
蛍光体２４０は、例えば、大きさが１μｍ〜３０μｍ程度の無機蛍光体微粒子粉末をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの封止樹脂に分散したものであってもよい。
【００８９】
例えば、青発光のＬＥＤチップ２２０（例えば、ＧａＩｎＮを用いたＬＥＤチップ）を用いる場合、蛍光体２４０として、黄色蛍光を用いることで白色ＬＥＤとなる。黄色蛍光は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（簡易的な記載はＹＡＧ：Ｃｅ）などが使用できる。また、紫外から紫発光のＬＥＤチップ２２０（例えば、ＧａＩｎＮを用いたＬＥＤチップ）を用いる場合、蛍光体２４０として、青色蛍光と黄色蛍光の混合体または青色蛍光と緑色蛍光と赤色蛍光体の混合体を用いることで白色ＬＥＤとなる。青色蛍光（紫外励起蛍光体）は、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：ＥｕやＳｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕなどが使用できる。また、緑色蛍光は、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ，ＭｎやＳｒ３Ｓｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１：Ｅｕや３（Ｂａ，Ｍｇ）Ｏ・８Ａｌ２Ｏ３：Ｅｕ，Ｍｎなどが使用できる。また、赤色蛍光は、例えば、Ｓｒ２Ｓｉ７Ａｌ３ＯＮ１３：Ｅｕや組成Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどが使用できる。他に種々のＬＥＤチップと蛍光体の組み合わせがある。
【００９０】
容器（基材２１０および側壁部２３０）は、樹脂成形品がコスト面で有利であるが、ＬＥＤチップ２２０の光出力が高い場合には、ガラスやセラミックスなどの耐熱性および放熱性の高い材料を用いるのが好ましい。なお、図６に示す例では、容器の底面部でもある基材２１０と、側壁部２３０とを別々の部材としているが、これらは一体型の容器であってもよい。
【００９１】
なお、容器の材料としてアルミナセラミックスを用いた場合、可視波長域の反射率が約７５％に留まる。そのような場合には、より高い反射率を得るために上述した反射部材２５０を備える構成が好ましい。
【００９２】
ＬＥＤチップ２２０の発光３０１および蛍光体２４０の蛍光発光３０２は拡散光であるので、蛍光体２４０に接する部位（基材２１０（リードフレーム含む）および側壁部２３０の内表面等）を高い反射率を有する部材で覆うことにより、光を効率よく前方（図６の−Ｚ方向）に出射させることができる。例えば、反射部材２５０として、樹脂に、固体散乱材として、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛などの微粒子を混ぜたものを用いてもよい。このような部材を用いれば、可視波長光に対して８０〜９０％の反射率が得られる。また、銀系の部材（銀の反射膜等）を用いれば、９０％以上の高い反射率を得られる。なお、容器自体を、上述したような反射率の高い部材で形成することも可能である。
【００９３】
また、例えば、屈折率差の大きなガラスフリット（ガラス微粉末）とセラミックスフィラーを原材料に用い、低温焼成によりガラスとセラミックスの複合体であるガラスセラミックスで容器を作製してもよい。具体例として、旭硝子社製のＧＣＨＰ（Glass-Ceramics Substrate for High-Power LED Lighting）が挙げられる。ＧＣＨＰは可視波長域で約９５％の高い反射率を有する。このような部材を用いれば、別途反射部材２５０を設けることなく、光取出し効率の高いＬＥＤ光源を実現できる。また、銀の反射膜の経時的反射率劣化に起因した光取り出し効率の低下が無いため、安定した出射光量を得られる効果もある。
【００９４】
また、例えばリードフレームの表面には、反射部材２５０として、反射率の高い銀系やニッケル系のメッキが施されるのが好ましい。
【００９５】
また、図６に示す例では、単一のＬＥＤチップ２２０が基材２１０に実装されているが、出射光量を増やすために複数のＬＥＤチップ２２０が基材２１０に実装されていてもよい。
【００９６】
また、図７に示すＬＥＤ光源２００ｂのように、蛍光体２４０を容器内全体に充填せずに、ＬＥＤチップ２２０の前方平坦表面にのみ塗布してもよい。チップ側面からの出射光を抑制しチップ表面からの前方出射光が主となるようなＬＥＤチップ２２０を用いる場合、ＬＥＤチップ２２０の前方平坦表面にのみ蛍光体２４０を設ける構造が、高い発光密度が維持でき好ましい。
【００９７】
ＬＥＤチップ２２０の発光３０１および蛍光体２４０の蛍光発光３０２がランダム偏光の場合、ワイヤグリッド型偏光子１００に入射する光のうち、金属細線１１１の長手方向に直交する電場ベクトルを有するＰ偏光成分の光は、ワイヤグリッド１１０を透過して前方に出射するＰ偏光の光３０３となる。一方、ワイヤグリッド型偏光子１００に入射した光のうち、金属細線１１１の長手方向の電場ベクトルを有するＳ偏光成分の光は、ワイヤグリッド１１０で反射されて蛍光体２４０に再入射するＳ偏光の光３０４となる。該Ｓ偏光の光３０４は、その後、蛍光体２４０中の蛍光体微粒子との相互作用による光散乱や、基材２１０、側壁部２３０または反射部材２５０との反射などにより、Ｓ偏光が偏光解消されて再びワイヤグリッド型偏光子１００に入射するＰ偏光の光３０５に変換される。該Ｐ偏光の光３０５は、ワイヤグリッド１１０を透過してそのまま前方に出射される。なお、ワイヤグリッド１１０で反射された光３０４の中にはＳ偏光の光を維持するものもある。光３０４がＳ偏光の光を維持したままワイヤグリッド型偏光子１００に再び入射した場合、ワイヤグリッド１１０で反射されて蛍光体２４０に再入射するＳ偏光の光３０４となる。
【００９８】
すなわち、その光がＬＥＤチップ２２０からの発光３０１であるか、蛍光体２４０からの蛍光発光３０２であるか、または過去にワイヤグリッド１１０で反射された光３０４であるかにかかわらず、ワイヤグリッド型偏光子１００に入射する光のうちのＰ偏光成分の光はワイヤグリッド１１０を透過して外部に出射される。一方、Ｓ偏光成分の光は、Ｐ偏光に変換されるまで容器内に閉じ込められる。なお、該Ｓ偏光成分の光が、容器内での反射および光散乱を経てＰ偏光の光となって再びワイヤグリッド型偏光子１００に入射されれば、ワイヤグリッド１１０を透過して外部に出射される。したがって、可視波長域で光吸収の少ない蛍光体２４０と、Ｐ偏光透過率およびＳ偏光反射率の高いワイヤグリッド型偏光子１００とを用いることにより、効率よくＰ偏光の光（光３０３および光３０５）を出射するＬＥＤ光源が得られる。
【００９９】
例えば、ＬＥＤ光源２００ａから出射するＰ偏光の光の取り出し効率Ｉｐ_ｏｕｔを、ワイヤグリッド型偏光子１００を用いない従来のＬＥＤ光源のＰ偏光の光の取り出し効率Ｉｐ＿ｎｏｗｇに対する光量比で表すと、以下の式（３）のように表される。式（３）において、Ｉｐ_ｉｎはＬＥＤチップ２２０の発光３０１および蛍光体２４０の蛍光発光３０２におけるＰ偏光成分比率を表す。また、Ｔｐ＿ｗｇおよびＲｓ＿ｗｇはそれぞれワイヤグリッド型偏光子１００のＰ偏光透過率およびＳ偏光反射率を表す。また、Ｒ＿ｐｋｇは蛍光体２４０と容器の界面における反射率を表す。なお、Ｒ＿ｐｋｇは、反射部材２５０やＬＥＤチップ２２０の面積、およびそれらの反射率を考慮した反射率に対応する。また、Ｔ＿ｐｈは、蛍光体の透過率を表す。なお、Ｔ＿ｐｈは、１００％から蛍光体２４０の光吸収率を差し引いたものでよい。また、ηｐは、蛍光体微粒子の光散乱や反射部材２５０の光散乱により、反射光３０４（ほぼＳ偏光成分の光）がＰ偏光の光に変換される確率を表す。
【０１００】
Ｉｐ＿ｏｕｔ＝［Ｉｐ＿ｉｎ・Ｔｐ＿ｗｇ／｛１−Ｒｓ＿ｗｇ・Ｒ＿ｐｋｇ・Ｔ＿ｐｈ・ηｐ｝]／Ｉｐ＿ｎｏｗｇ
・・・式（３）
【０１０１】
以下、具体例を示す。Ｉｐ＿ｉｎおよびＩｐ＿ｎｏｗｇは、例えば、ＬＥＤチップ２２０からの発光３０１および蛍光体２４０からの蛍光発光３０２が完全ランダム偏光の場合、０．５（５０％）とすればよい。また、ηｐは、例えば、容器界面などでの反射および蛍光体微粒子や反射部材での光散乱により、ワイヤグリッド型偏光子に再入射する光が偏光解消されて完全なランダム偏光になる場合には、０．５（５０％）とすればよい。このような前提の下、例えば、Ｉｐ＿ｉｎ＝０．５（５０％）、Ｔｐ＿ｗｇ＝０．９５（９５％）、Ｒｓ＿ｗｇ＝０．９８（９８％）、Ｒ＿ｐｋｇ＝０．８５（８５％）、Ｔ＿ｐｈ＝０．９８（９８％）、ηｐ＝０．５（５０％）であるとすると、Ｉｐ＿ｏｕｔ＝１．６１となる。
【０１０２】
すなわち、ランダム偏光が出射されるＬＥＤチップ２２０を搭載した従来のＬＥＤ光源の場合、該ＬＥＤ光源から得られるＰ偏光成分の出射光は発光の５０％であるが、ＬＥＤ光源２００ａによれば、ワイヤグリッド型偏光子１００を備えることによって、従来のＬＥＤ光源の約１．６１倍である約８０％のＰ偏光成分の出射光が得られる。
【０１０３】
さらに、比較対象として、ワイヤグリッド型偏光子１００の代わりに従来のワイヤグリッド型偏光子を用いた場合、Ｔｐ＿ｗｇ＝０．９（９０％）、Ｒｓ＿ｗｇ＝０．９８（９８％）と見積もったとしても、Ｉｐ＿ｏｕｔ＝１．５２となり、７６％のＰ偏光成分の出射光が得られるに留まり、波長４８０ｎｍ以下の青色波長域ではさらに低い。このように、反射防止層１３０を備えることにより、Ｓ偏光反射率が高いだけでなくＰ偏光透過率も高くできる本発明のワイヤグリッド型偏光子をＬＥＤ光源の光取り出し用途に使用すれば、Ｐ偏光成分の光を効率よく取り出せるＬＥＤ光源が得られる。
【０１０４】
次に、本実施形態のＬＥＤ光源の使用例をいくつか示す。本実施形態のＬＥＤ光源は、例えば、バックライトからの光を、偏光板を用いて直線偏光の光に変換して液晶層に入射させるような液晶表示装置のバックライトに好適である。ＬＥＤ光源から出射される光の多くをＰ偏光成分の光にできるので、偏光板による吸収偏光成分を低減できる。したがって、同じ表示輝度を得るのに必要なＬＥＤ光源の消費電力を削減できるとともに、偏光板の光吸収に伴う発熱を低減でき、また液晶表示装置の冷却に関わるコストも削減できる。
【０１０５】
また、本実施形態のＬＥＤ光源を、例えば、小型の透過型液晶表示素子や反射型液晶表示素子を用いた投射型表示装置の光源として用いても、同様の効果が得られる。
【０１０６】
また、例えば、本実施形態のＬＥＤ光源は、プロジェクタの光源や屋内照明用の光源にも好適である。そのような場合に、本実施形態のＬＥＤ光源から出射される光がスクリーンや窓ガラスなどの透明な部材界面に斜入射するときに当該界面において反射率の低いＰ偏光の入射光になるように、ＬＥＤ光源を配置するのが好ましい。これにより、映り込みなどの迷光となるＳ偏光の界面反射光の強度を低減でき、視認性が向上する。
【０１０７】
また、図８は、本実施形態のＬＥＤ光源の他の例を示す模式断面図である。図８に示すＬＥＤ光源２００ｃは、光源となる発光素子であるＬＥＤチップ２２０と蛍光体とが離れて配置される、いわゆる「リモートフォスファー」と呼ばれる構成のＬＥＤ光源の例である。より具体的には、ＬＥＤ光源２００ｃは、容器の中空部２６０に蛍光体を充填しないで大気層とし、また光取り出し用のワイヤグリッド型偏光子１００ｃの透明基材を、蛍光体が形成された基板である蛍光体含有基板２７０とした上で、ワイヤグリッド型偏光子１００ｃをＬＥＤチップ２２０と離して配置している。また、図８に示すＬＥＤ光源２００ｃでは、さらに、蛍光体含有基板２７０のＬＥＤチップ２２０側の面上にダイクロイックミラー層２８０が形成されている。
【０１０８】
ＬＥＤチップ２２０と離れた位置に蛍光体（より具体的には蛍光体含有基板２７０）を配置することにより、ＬＥＤチップ２２０の発熱が蛍光体に直接影響しなくなり、温度上昇に伴う蛍光体の蛍光発光効率の低下を抑制できる。また、後述するように、ＬＥＤチップ２２０に入射する蛍光体からの蛍光発光を減らす構成が可能なため、蛍光吸収に伴うＬＥＤチップ２２０の発熱も抑制できる。
【０１０９】
蛍光体含有基板２７０は、例えば、ガラスや樹脂などの透明基板中に蛍光体が均一に分散された形態や、透明基板のＬＥＤチップ２２０側の表面に蛍光体が塗布された形態や、蛍光体を２枚の透明基板により狭持した形態など、種々の構成が可能である。図９（ａ）および図９（ｂ）は蛍光体含有基板２７０の例を示すワイヤグリッド型偏光子１００ｃの模式構成図である。図９（ａ）は、２枚の透明基板２７１ａ、２７１ｂにより蛍光体２４０を狭持する構成の蛍光体含有基板２７０を有するワイヤグリッド型偏光子１００ｃの例である。例えば、蛍光体含有基板２７０は、片面に反射防止層１３０およびワイヤグリッド１１０が形成されたガラスなどの透明基板２７１ａと、片面にダイクロイックミラー層２８０が成膜されたガラスなどの透明基板２７１ｂとにより、蛍光体２４０が均一厚に狭持された構成であってもよい。また、図９（ｂ）は、透明基板２７１のＬＥＤチップ２２０側の表面に蛍光体２４０が塗布された構成の蛍光体含有基板２７０を有するワイヤグリッド型偏光子１００ｃの例である。例えば、蛍光体含有基板２７０は、片面に反射防止層１３０およびワイヤグリッド１１０が形成されたガラスなどの透明基板２７１の他方の表面に、蛍光体２４０を均一厚に塗布し、その蛍光体２４０の表面にダイクロイックミラー層２８０が成膜された構成であってもよい。
【０１１０】
ここで、蛍光体含有基板２７０に使用される蛍光体以外の材料（例えば、透明基板２７１，２７１ａ，２７１ｂの材料）は、ＬＥＤチップ２２０の発光波長および蛍光体の蛍光発光波長に対して光吸収が少ないものが好ましい。また、蛍光体含有基板２７０は、内部で光散乱が生じて偏光状態が変化する構造を有しているのが好ましい。また、ワイヤグリッド型偏光子１００ｃ内の反射防止層１３０とダイクロイックミラー層２８０との間の光路中に、可視波長域用の１／４波長板などを配置し、積極的に偏光状態を変化させてもよい。
【０１１１】
ダイクロイックミラー層２８０は、蛍光体含有基板２７０のＬＥＤチップ２２０側の最表面、すなわち中空部２６０と接する面に形成される光学的機能層であって、蛍光体含有基板２７０と中空部２６０との界面において、ＬＥＤチップ２２０の発光３０１の反射を防止する後方反射防止機能と、同界面において、蛍光体含有基板２７０に含まれる蛍光体の蛍光発光３０２を反射させる前方反射機能とを有している。ダイクロイックミラー層２８０は、例えば、ＬＥＤチップ２２０の発光波長に対しては高い透過性能を発現するとともに、蛍光体含有基板２７０に含まれる蛍光体の蛍光発光波長に対しては高い反射性能を発現するよう構成された光学多層膜が好ましい。
【０１１２】
例えば、ＧａＩｎＮ等の半導体材料により発光波長域が４３０ｎｍ〜５１０ｎｍ（青色）であるＬＥＤチップ２２０と、生成される蛍光発光の波長域が５１０ｎｍ〜６７０ｎｍ（黄色）であるＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光体２４０とを用いる場合、ダイクロイックミラー層２８０は、波長４３０ｎｍ〜５００ｎｍの透過率が９５％以上で、波長５２０ｎｍ〜６７０ｎｍの反射率が９５％以上の光学多層膜であればよい。また、例えば、ＧａＩｎＮ等の半導体材料により発光波長域が３５０ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外〜紫）であるＬＥＤチップ２２０と、青色蛍光と黄色蛍光との混合体または青色蛍光と緑色蛍光と赤色蛍光体との混合体等により可視波長域４３０ｎｍ〜６７０ｎｍの蛍光発光を生成する蛍光体２４０とを用いる場合、ダイクロイックミラー層２８０は、波長３５０ｎｍ〜４１０ｎｍの透過率が９５％以上で、波長４３０ｎｍ〜６７０ｎｍの反射率が９５％以上の光学多層膜であればよい。これらの条件を満たすようなダイクロイックミラー層２８０は、例えば、高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜とを、各光学的膜厚が入射光の波長以下で、交互に２０〜６０層程度に積層成膜することにより、得られる。このような光学多層膜は、当業者にとって公知の設計および作製技術であるため、説明省略する。
【０１１３】
また、蛍光体含有基板２７０は、側面から外部に出射する光を低減するため、側面にもＬＥＤチップ２２０の発光３０１および蛍光体含有基板２７０に含まれる蛍光体の蛍光発光３０２を反射する反射部材（図示せず）が形成されているのが好ましい。
【０１１４】
また、容器内の中空部２６０を満たす気体は、空気など、ＬＥＤチップ２２０からの発熱を外界に効率よく放熱できるものが好ましい。なお、ダイクロイックミラー層２８０および蛍光体含有基板２７０を含む他の部材も、高い放熱性を有しているとより好ましい。なお、容器内の中空部２６０を透明樹脂で充填してもよい。この場合、ＬＥＤチップ２２０の発熱が蛍光体含有基板２７０中の蛍光体に直接伝わるため冷却効果が低下するが、ＬＥＤチップ２２０内で発光されたが気体との界面における全反射によりＬＥＤチップ２２０から出射されなかった光を利用できるため光利用効率が向上する。すなわち、ＬＥＤチップの光取り出し効率向上と、蛍光体の発熱に伴う蛍光発光効率低下を抑制する放熱の観点から、容器内の中空部２６０を最適設計すればよい。
【０１１５】
図８に示すＬＥＤ光源２００ｃ内において、ＬＥＤチップ２２０の発光３０１は、ダイクロイックミラー層２８０を透過して蛍光体含有基板２７０に入射する。蛍光体含有基板２７０に入射した光の少なくとも一部は、蛍光体含有基板２７０内の蛍光体を励起して蛍光体の蛍光発光波長の光（蛍光発光３０２）に変換される。このとき、蛍光体含有基板２７０に入射したＬＥＤチップ２２０の発光３０１の一部や蛍光体の蛍光発光３０２の一部は、蛍光体含有基板２７０内において前方に向かう光となる。該光は、反射防止層１３０を通過してワイヤグリッド１１０に入射する。ワイヤグリッド１１０に入射した光のうち、金属細線１１１の長手方向に直交する電場ベクトルを有するＰ偏光成分は、ワイヤグリッド１１０を透過してＰ偏光の光３０３となって出射される。一方、ワイヤグリッド１１０に入射した光のうち、金属細線１１１の長手方向の電場ベクトルを有するＳ偏光成分は、ワイヤグリッド１１０で反射されて蛍光体含有基板２７０に再入射するＳ偏光の光３０４となる。ワイヤグリッド１１０による反射光である光３０４は、その後、蛍光体含有基板２７０中の蛍光体微粒子との相互作用による光散乱や、ダイクロイックミラー層２８０による反射などにより、Ｓ偏光の光が偏光解消されて再び反射防止層１３０およびワイヤグリッド１１０に入射するＰ偏光の光３０５となって、そのままワイヤグリッド１１０を透過して前方に出射される。
【０１１６】
本例の場合、前方に向かう発光３０１および蛍光発光３０２のうちワイヤグリッド型偏光子１００から見てＰ偏光成分の光はワイヤグリッド１１０を透過して外部に出射される。一方、Ｓ偏光成分の光は、そのほとんど（例えば、９８％以上）がＰ偏光に変換されるまで蛍光体含有基板２７０内に閉じ込められる。なお、該Ｓ偏光成分の光は、蛍光体含有基板２７０内での反射を経て前方に向かうＰ偏光成分の光となり、ワイヤグリッド１１０を透過して外部に出射される。したがって、ワイヤグリッド型偏光子１００ｃのように、可視波長域で光吸収の少ない蛍光体を有し、かつワイヤグリッド１１０と蛍光体含有基板２７０の界面におけるＰ偏光透過率およびＳ偏光反射率の高いワイヤグリッド型偏光子を用いることにより、効率よくＰ偏光の光（光３０３および光３０５）を出射するＬＥＤ光源が得られる。
【０１１７】
実施形態３．
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。以下では、上述したワイヤグリッド型偏光子を利用した偏光ビームスプリッタを備える投射型表示装置について説明する。図１０は、本実施形態にかかる投射型表示装置の例を示す構成図である。図１０に示す投射型表示装置４００は、ＲＧＢ光源ユニット４１０と、偏光ビームスプリッタとして機能するワイヤグリッド型偏光子４２０と、ＲＧＢ対応の１／４波長板４３０と、ＭＥＭＳスキャナ４４０とを備える。
【０１１８】
ＲＧＢ光源ユニット４１０は、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の３色の直線偏光の光を同じ光軸に合波して出射する光源ユニットである。ＲＧＢ光源ユニット４１０は、例えば、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の各々に対応した３個のレーザ光源と、それらレーザ光源からの直線偏光の出射光を所定の光路上に導く光源光学系とを含む。ここで、青色（Ｂ）は４５０ｎｍ±１０ｎｍすなわち４４０ｎｍ〜４６０ｎｍ、緑色（Ｇ）は５２０ｎｍ±１５ｎｍすなわち５０５ｎｍ〜５３５ｎｍ、赤色（Ｒ）は６３８ｎｍ±１５ｎｍすなわち６２３ｎｍ〜６５３ｎｍの範囲の波長である。
【０１１９】
本実施形態のワイヤグリッド型偏光子４２０は、基本的には第１の実施形態のワイヤグリッド型偏光子１００と同様である。なお、ワイヤグリッド型偏光子４２０は、既に説明したように、投射型表示装置４００において偏光ビームスプリッタとして機能する。すなわち、入射されるＲＧＢ光を、その偏光成分によって分岐させる機能を有する。より具体的には、入射されるＲＧＢ光のうちのＳ偏光成分の光を反射し、Ｐ偏光成分の光を透過する。
【０１２０】
１／４波長板４３０は、ワイヤグリッド型偏光子４２０で反射されたＳ偏光のＲＧＢ光がＭＥＭＳスキャナ４４０に入射した後反射され、当該１／４波長板４３０を往復透過した際にＰ偏光のＲＧＢ光に変換されるように、１／４波長の位相差を生じさせるものであればよい。
【０１２１】
ＭＥＭＳスキャナ４４０は、ＭＥＭＳ技術により形成されるマイクロメカニカルミラーなどであって、スクリーン４５０の表示面に光を走査するために用いられる。なお、ＭＥＭＳスキャナ４４０の代わりに、横方向に光を走査させる第１スキャンミラーと、縦方向に光を走査させる第２スキャンミラーとを備える構成であってもよい。また、第１スキャンミラーと第２スキャンミラーにはガルバノミラーを用いてもよく、１つのミラーをガルバノミラー他の１つのミラーをマイクロメカニカルミラーとしてもよい。
【０１２２】
なお、一般的な偏光ビームスプリッタを利用した投射型表示装置の構成には種々あり、例えば、特許第４８５６７５８号明細書にもいくつか記載されている。本実施形態の投射型表示装置４００は、偏光ビームスプリッタ以外の構成要素については特に限定されない。
【０１２３】
投射型表示装置４００は、ＲＧＢ光源ユニット４１０から出射したＲＧＢの直線偏光の光（図１０の光５０１）がワイヤグリッド型偏光子４２０に対してＳ偏光（電場ベクトルが図１０のＹ軸方向）の光となるように、ＲＧＢ光源ユニット４１０およびワイヤグリッド型偏光子４２０が配置される。そのようにすると、ＲＧＢ光源ユニット４１０から出射される光５０１のほとんど（例えば、９８％以上）は、ワイヤグリッド型偏光子４２０のワイヤグリッド１１０で反射されて１／４波長板４３０に入射する（図１０の光５０２）。１／４波長板４３０に入射した直線偏光の光５０２は、円偏光に変換された後、ＭＥＭＳスキャナ４４０に入射する。ＭＥＭＳスキャナ４４０は駆動電源（図示せず）の電気信号に応じて、紙面に垂直な軸（Ｙ’軸）と紙面内の軸（Ｘ’軸）を中心とする２軸の回転振動をしながら、入射した光を反射する。ＭＥＭＳスキャナ４４０によって反射された光（ＲＧＢに対応する円偏光の光）は、再び１／４波長板４３０を透過することによって直線偏光の光に変換されて、ワイヤグリッド１１０におけるＰ偏光の光５０３となってワイヤグリッド型偏光子４２０に入射する。ワイヤグリッド型偏光子４２０に入射したＰ偏光の光は、ワイヤグリッド１１０を透過して、スクリーン４５０上を水平方向および垂直方向に走査する（図１０の光５０３）。
【０１２４】
光５０３は、ＭＥＭＳスキャナ４４０の走査信号に同期して、外部から入力される映像信号に応じて高速に点灯駆動される。その結果、スクリーン４５０上の紙面水平方向に±Φｈ°および垂直方向に±Φｖ°の走査カラー画像が生成される。なお、ワイヤグリッド型偏光子４２０および１／４波長板４３０は、走査カラー画像の光５０３が照射される領域を少なくとも有効面積とする素子サイズであればよい。
【０１２５】
ところで、投射型表示装置に用いられる偏光ビームスプリッタの多くは、光学多層膜によるＰ偏光透過とＳ偏光反射を利用するものである。例えば、偏光ビームスプリッタが平板タイプであった場合、すなわちガラス等の平板にＳ偏光反射機能とＰ偏光透過機能とを有する光学多層膜を成膜する構成であった場合、ＲＧＢの広い波長帯域で高いＳ偏光反射かつＰ偏光透過の特性実現が困難であった（課題１）。また、例えば、偏光ビームスプリッタが２つの直角二等辺三角形柱ガラスの一方の斜面に光学多層膜を成膜し、斜面を貼り合わせた構造であった場合、ＭＥＭＳスキャナ４４０の反射面と平行な空気とガラスとの界面による残留反射がスクリーン上に固定輝点として残留して、迷光ノイズが発生する問題があった（課題２）。
【０１２６】
本実施形態の投射型表示装置４００は、このような従来の課題を、偏光ビームスプリッタとしてワイヤグリッド型偏光子４２０を利用することで解決している。なお、本実施形態では、ワイヤグリッド型偏光子４２０は、ＲＧＢ光源ユニット４１０からの光５０１（光束径約１ｍｍ）が当該ワイヤグリッド型偏光子４２０へ入射される領域（以下、光束面積という）をカバーする範囲（例えば、光束径に対して１〜１．５倍の領域内）に限定してワイヤグリッド１１０を形成する。なお、光５０１が入射されない領域（例えば、周辺領域）にはワイヤグリッド１１０を形成しない。なお、反射防止層１３０は全面に形成されることが好ましい。
【０１２７】
例えば、ワイヤグリッド型偏光子４２０は、透明基材１４０上の全面に形成された反射防止層１３０上のＲＧＢ光源ユニット４１０から出射される光５０１の光軸を中心とする直径１．５ｍｍの範囲のみに、ワイヤグリッド１１０を形成してもよい。また、例えば、ワイヤグリッド１１０を、スクリーン４５０における走査の水平方向に対応するＸ軸方向では光軸を中心に幅１．５ｍｍの範囲内、スクリーン４５０における走査の垂直方向に対応するＹ軸方向ではＭＥＭＳスキャナ４４０で走査される光束幅相当の範囲内にのみ形成してもよい。
【０１２８】
このようにワイヤグリッド１１０の形成範囲を限定することにより、ＲＧＢ光源ユニット４１０からの広い波長帯域のＳ偏光の光５０１およびＭＥＭＳスキャナ４４０からの広い入射角範囲のＰ偏光の光５０３に対しても、効率の高い偏光ビームスプリッタとして使用できる。
【０１２９】
以下、図１０を参照しながら具体例を用いて説明する。例えば、ＲＧＢ光源ユニット４１０から出射される光は、光束径が約１ｍｍのＲＧＢレーザ光であるとする。また、当該光は、紙面に垂直な方向（図１０のＹ軸方向）の直線偏光の光であって、紙面に平行な面内（図１０のＸ−Ｚ面内）を進みながら、反射防止層１３０の面上の一部の領域にのみ形成されているワイヤグリッド１１０に対して、入射角θ＝３５°かつＳ偏光の光として入射するものとする（図１０の光５０１参照）。
【０１３０】
上記例において、ワイヤグリッド１１０が形成されている領域に入射する光５０１は、ワイヤグリッド１１０のＳ偏光反射率に従い、そのほとんど（例えば、９８％以上）が反射されて、１／４波長板４３０に入射する（図１０の光５０２）。その後、光５０２は、１／４波長板４３０で円偏光に変換されて、ＭＥＭＳスキャナ４４０に入射する。その後、円偏光となった光は、ＭＥＭＳスキャナ４４０で反射されて１／４波長板４３０により直線偏光の光に変換されて、ワイヤグリッド１１０におけるＰ偏光の光５０３となってワイヤグリッド型偏光子４２０に再び入射する。
【０１３１】
この時、ＭＥＭＳスキャナ４４０のミラー回転角度に応じて、ワイヤグリッド型偏光子４２０に入射するＰ偏光の光５０３の入射角および入射位置が変化する。ここで、例えば、光５０３のワイヤグリッド型偏光子４２０への入射角θが、上記ＭＥＭＳスキャナ４４０のミラー回転角度に応じて、紙面に平行な方向（図１０のＸ軸方向）で３５°±２４°の範囲（例えば、光５０３ａではθ＝３５°＋２４°＝５９°、光５０３ｃではθ＝３５°−２４°＝１１°等）で変化し、紙面に垂直な方向（図１０のＹ軸方向）で０°±１６°の範囲で変化するとする。このような場合であっても、ワイヤグリッド１１０が形成される領域が、例えば光５０１が入射する位置から直径１．５ｍｍの範囲に限定されていれば、ワイヤグリッド１１０へ入射する光５０３の入射角の変化は、紙面に平行な方向で３５°±５°以内、紙面に垂直な方向で０°±５°以内に収まる。このように、ワイヤグリッド１１０に入射する光５０３ｂの入射角θを小さく、かつθの角度範囲を狭くできるので、ワイヤグリッド１１０に入射するＰ偏光の光のほとんど（例えば、９０％以上）を透過できる。
【０１３２】
一方で、ワイヤグリッド型偏光子４２０に入射する光５０３のうち、ワイヤグリッド１１０が形成されていない領域に入射する光（例えば、光５０３ａ，５０３ｃ等）は、反射防止層１３０が空気と透明基材１４０との界面反射を抑制する反射防止膜として機能するため、そのほとんど（例えば、９５％以上）がワイヤグリッド型偏光子４２０を透過できる。
【０１３３】
また、本実施形態の投射型表示装置４００は、上述した課題２も解決している。すなわち、本実施形態の投射型表示装置４００によれば、迷光ノイズとなる固定輝点は以下に理由により発生しない。
【０１３４】
本実施形態の投射型表示装置４００では、ＭＥＭＳスキャナ４４０の反射面が駆動により傾斜するが、その傾斜角は紙面に平行な方向（図１０のＸ’軸方向）で０±１２°、紙面に垂直な方向（図１０のＹ’軸方向）で０°±８°程度である。このため、ワイヤグリッド型偏光子４２０と空気との界面での傾斜角と等しくなることはない。すなわち、ＭＥＭＳスキャナ４４０の反射面とワイヤグリッド型偏光子４２０の透明基材１４０の表面とが平行な関係にないため、当該界面での残留反射光がスクリーン上の固定輝点として投射されることは無い。
【０１３５】
なお、さらに好ましい形態として、１／４波長板４３０を、その空気界面による反射光がスクリーン上の固定輝点とならないように、例えば、ＭＥＭＳスキャナ４４０の反射面の角度０°基準である、紙面に垂直な面（図１０のＸ’Ｙ’平面）に対し、該垂直方向の走査角度である０°±８°の範囲と一致しないよう傾斜して配置する。より具体的には、１／４波長板４３０の表面がＹ’軸に対して傾斜を有するように、１／４波長板を配置する。例えば、Ｘ’軸を回転中心としてＹ軸’に対して８°より大きな傾斜角となるように配置する。そのようにすれば、１／４波長板４３０の空気界面による反射光がスクリーン上に投影されるのを防止できる。
【０１３６】
以上のように、本実施形態によれば、不要な迷光ノイズが無い投射像が得られるとともに、光利用効率が高く、小型な投射型表示装置を提供できる。
【０１３７】
なお、上記説明では、入射角θ＝３５°で最良特性となるようにワイヤグリッド型偏光子４２０が設計される場合を例に説明したが、最良特性となる入射角の設定は３５°以外であってもよい。例えば、４５°であってもよい。なお、４５°入射でも特性を維持するためには、微細加工の点で作製は難しくなるが、ワイヤグリッド１１０のピッチＰｉを狭くすればよい。
【０１３８】
図１１は、可視波長域に対するワイヤグリッド型偏光子４２０の最適入射角を３５°とした場合の、ワイヤグリッド型偏光子４２０のＳ偏光反射率ＲｓおよびＰ偏光透過率Ｔｐの入射角依存性を示すグラフである。より具体的には、図１０のＸ−Ｚ面内、すなわち透明基材１４０の法線方向とワイヤグリッド１１０の金属細線１１１の短手方向とで規定される平面内での入射角がθｘｚ面＝３５°である可視波長域の入射光に対し、高いＰ偏光透過率Ｔｐが得られるよう、反射防止層１３０およびワイヤグリッド１１０の最適設計を行って得られたワイヤグリッド型偏光子４２０における、θｘｚ面＝２５°、３０°、３５°、４０°、４５°の可視波長域の入射光に対する分光反射率（Ｒｓ）と分光透過率（Ｔｐ）の計算結果の例を示すグラフである。
【０１３９】
図１１によれば、入射角度によって偏光効率の波長依存性は異なるが、可視光波長領域の入射光であって入射角θｘｚ面＝３５°±１０°の範囲内であれば、高い偏光効率、すなわち高い分光反射率（Ｒｓ）および高い分光透過率（Ｔｐ）を有しているのがわかる。例えば、図１１によれば、本例のワイヤグリッド型偏光子４２０は、波長４４５ｎｍ〜６６０ｎｍの入射光であって、入射角θｘｚ面＝３５°±１０°の範囲内の入射光に対して、例えば、９８％以上のＳ偏光反射率Ｒｓと、約８５％以上（波長平均で約９５％）のＰ偏光透過率Ｔｐとを有しているのがわかる。また、入射角θｘｚ面＝３５°±５°の範囲内であれば、波長４４０ｎｍ〜６６０ｎｍの入射光に対して、約９０％以上（波長平均で約９５％）のＰ偏光透過率Ｔｐとなる。
【０１４０】
なお、ワイヤグリッド型偏光子４２０を用いる以外にも、所定の入射角（例えば、３５°）のＲＧＢ波長域の入射光に対し、Ｓ偏光反射率ＲｓおよびＰ偏光透過率Ｔｐがともに高い偏光ビームスプリッタ機能面が平板形状の基板の特定領域に形成された偏光ビームスプリッタであれば同様の効果が得られる。
【０１４１】
また、図１０には、画像生成手段として機能するＭＥＭＳスキャナ４４０と、１／４波長板４３０と、偏光ビームスプリッタとして機能するワイヤグリッド型偏光子４２０とを用いた投射型表示装置４００の例が示されているが、本実施形態の投射型表示装置の構成はこれに限定されない。例えば、投射型表示装置は、ＭＥＭＳスキャナ４４０と１／４波長板４３０に代えて、２次元画像を生成する反射型液晶表示素子を画像生成手段として用い、加えてワイヤグリッド型偏光子４２０の透過光の出射側に、該反射型液晶表示素子が生成した２次元画像をスクリーン４５０上に拡大結像する投射レンズを配置した構成であってもよい。
【０１４２】
反射型液晶表示素子として、例えば、画素毎に金属反射膜からなる電極が形成され、各電極に画像信号に応じた電圧を印加するＣＭＯＳトランジスタが接続された反射画素電極付きアクティブマトリクス・シリコン半導体基板と、透明電極が表示面全面に形成されたガラス基板とにより液晶層が狭持されたＬＣｏＳ（Liquid Crystal on Silicon）を用いてもよい。ＬＣｏＳは、透明電極の印加電圧を基準に画素電極に印加される電圧に応じて液晶層のリタデーション値が変化するため、電圧可変位相差板として機能する。
【０１４３】
このようなＬＣｏＳを備えた投射型表示装置４００ａの例を図１２に示す。図１２に示す投射型表示装置４００ａは、反射型液晶表示素子としてのＬＣｏＳ４６０を備えている。なお、４７０は投射レンズである。図１２に示す投射型表示装置４００ａにおいて、ＲＧＢ光源ユニット４１０から出射された後、ワイヤグリッド型偏光子４２０で反射されたＳ偏光の光（図１２の光束５０２’）が、ＬＣｏＳ４６０内の電圧設定がＶｏｆｆの画素、すなわち入射光の波長λに対して液晶層のリタデーション値がゼロとなる電圧が印加された画素に入射した場合、該光は、該画素に形成されている反射画素電極で反射されて液晶層を往復透過するが、ＬＣｏｓ４６０の入射前と出射後とで光の偏光状態は変わらない。したがって、該光は、Ｓ偏光の光のままＬＣｏＳ４６０を出射し、再びワイヤグリッド型偏光子４２０に入射する。その結果、該光はワイヤグリッド１１０で反射されて、スクリーン４５０に到達しない。このため、Ｖｏｆｆの画素は暗表示画素となる。なお、図１２には、該光の例として光５０４’が示されている。
【０１４４】
一方、ＲＧＢ光源ユニット４１０から出射されてワイヤグリッド型偏光子４２０で反射されたＳ偏光の光（図１２の光束５０２’）が、ＬＣｏＳ４６０内の電圧設定がＶｏｎの画素、すなわち入射光の波長λに対して液晶層のリタデーション値がλ／４となる電圧が印加された画素に入射した場合、該画素に形成されている反射画素電極で反射されて液晶層を往復透過するが、ＬＣｏＳ４６０の入射前と出射後とで光の偏光状態が変化する。本例の場合、Ｓ偏光の光で入射した光はＰ偏光の光に変換されて出射される。したがって、該Ｓ偏光の光は、Ｐ偏光の光に変換されてＬＣｏＳ４６０を出射し、再びワイヤグリッド型偏光子４２０に入射する。その結果、該光はワイヤグリッド１１０を透過し、スクリーン４５０に到達する。このため、Ｖｏｎの画素は明表示画素となる。なお、図１２には、該光の例として光５０３’が示されている。
【０１４５】
なお、ＬＣｏＳ４６０への印加電圧を、ＶｏｆｆとＶｏｎの中間電圧にすると、液晶層のリタデーション値は０〜λ／４の範囲における中間値となる。この場合、該画素に入射した光は、該印加電圧に応じたＳ偏光成分とＰ偏光成分の比率を有する光となってＬＣｏＳ４６０から出射され、ワイヤグリッド型偏光子４２０に再入射する。すると、該光のうちＰ偏光成分はワイヤグリッド１１０を透過し、Ｓ偏光成分はワイヤグリッド１１０を反射する。このように、ワイヤグリッド型偏光子４２０に再入射するＬＣｏＳ４６０からの出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の比率を、ＬＣｏＳ４６０における液晶層への印加電圧に応じて調整できるため、明暗の中間域である階調表示が可能となる。
【０１４６】
なお、図１２に示すように、ＬＣｏＳを用いる場合、偏光ビームスプリッタとして機能するワイヤグリッド型偏光子４２０は、ワイヤグリッド１１０を少なくともＬＣｏＳ４６０の表示画素全面に照射された光束に対応した面積に形成する。すなわち、図１２に示すように、ＬＣｏＳを用いる場合、ＲＧＢ光源ユニット４１０から、ＬＣｏＳ４６０の表示画素全面を覆う断面積を有する光束５０１’が出射される。このため、該光束５０１’がワイヤグリッド型偏光子４２０で反射されてＬＣｏＳ４６０を往復透過した光束５０３’も、ＬＣｏＳ４６０の表示画素全面を覆う断面積を有する光束として、ワイヤグリッド型偏光子４２０のワイヤグリッド１１０に再入射する。該光束がワイヤグリッド型偏光子４２０のワイヤグリッド１１０に入射すると、各々の光に含まれるＰ偏光成分の比率に従い、ワイヤグリッド１１０を透過してＰ偏光の光束５０３’となって出射される。該光束５０３’が投射レンズ４７０によりスクリーン４５０上に拡大投影される。
【０１４７】
また、例えば、ＲＧＢ光源ユニット４１０に、３個のＲＧＢレーザ光源を用いる場合、出射光をコリメートレンズにより平行光に近い光にできるため、偏光ビームスプリッタとしてのワイヤグリッド型偏光子４２０に入射するＲＧＢ光源ユニット４１０からの出射光（例えば、光束５０１’）およびＬＣｏＳ４６０からの出射光（例えば、光束５０３’）は、ワイヤグリッド型偏光子４２０に対して入射角θ＝４５°近傍となる。そのような場合には、入射角θ＝４５°の可視波長域の入射光に対し、偏光効率が最大となるように、すなわち、Ｓ偏光反射率ＲｓおよびＰ偏光透過率Ｔｐがともに高くなるように、設計を調整することが好ましい。具体的には、ワイヤグリッド１１０のピッチＰｉおよびワイヤ幅ｗを、それぞれ２００ｎｍおよび１００ｎｍよりも細かく加工すればよい。
【０１４８】
また、図１２に示すように、ＲＧＢ光源ユニット４１０として、３個のＲＧＢレーザ光源の代わりに、３個のＲＧＢに対応した第２の実施形態のＬＥＤ光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを用いてもよい。ＲＧＢに対応した第２の実施形態のＬＥＤ光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを用いる場合、ＲＧＢ光源ユニット４１０は、偏光ビームスプリッタとしてのワイヤグリッド型偏光子４２０に対してＳ偏光となる直線偏光の光を効率よく入射できる光源構成が好ましい。従来のＬＥＤ光源はランダム偏光出射のため、ワイヤグリッド型偏光子４２０に入射する光のうち、該ＬＥＤ光源の出射光量の半分に相当するＰ偏光の光はワイヤグリッド１１０を透過し、投影光に寄与しない。したがって、第２の実施形態のＬＥＤ光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを用いることにより、ＬＥＤチップ２２０からの発光または蛍光体２４０により波長変換された蛍光発光のうちワイヤグリッド型偏光子４２０から見てＰ偏光の光をＳ偏光の光に変換し、Ｓ偏光成分の出射光を増加させることが光利用効率の向上に有効である。
【０１４９】
図１２に示す例では、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）をそれぞれ発光する３個のＬＥＤ光源２００Ｂ、２００Ｇ、２００Ｒからの出射光を、集光レンズ４１１Ｂ、４１１Ｇ、４１１Ｒおよびコリメートレンズ４１４により平行光に近い光とし、ＲＧＢ合波ダイクロイックミラー４１２、４１３を用いてＲＧＢ３色が同一の光軸に合波されたＲＧＢ光源ユニット４１０としている。
【０１５０】
ＬＥＤ光源２００Ｂは、蛍光体を用いないでＧａＩｎＮのＬＥＤチップから波長４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色（Ｂ）発光を直接利用してもよいし、ＬＥＤチップの紫外から紫発光を青色蛍光体に照射して発生する青色蛍光を用いてもよい。ＬＥＤ光源２００Ｇおよび２００Ｒは、ＬＥＤチップの紫外から紫発光を緑色蛍光体および赤色蛍光体に照射して発生する緑色蛍光および赤色蛍光を用いてもよい。
【０１５１】
ＲＧＢ合波ダイクロイックミラー４１２は、例えば、中心入射角４５°の発散光に対し青色（Ｂ）を反射し、緑色（Ｇ）と赤色（Ｒ）を透過するように設計された光学多層膜が透明ガラス基板の片面に成膜されていてもよい。
【０１５２】
また、ＲＧＢ合波ダイクロイックミラー４１３は、例えば、中心入射角４５°の発散光に対し赤色（Ｒ）を反射し、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）を透過するように設計された光学多層膜が透明ガラス基板の片面に成膜されていてもよい。
【０１５３】
ＬＥＤ光源２００Ｂ、２００Ｇ、２００Ｒの光出射面には、第２の実施形態で示したように、ワイヤグリッド型偏光子が形成されており、このワイヤグリッド１１０の金属細線１１１の長手方向を紙面に平行方向（図１２のＸ’−Ｚ’平面内）とすることで、該ＬＥＤ光源内のワイヤグリッド型偏光子にとってのＰ偏光成分となる紙面に垂直な偏光成分の光が効率よく出射する。ただし、本実施形態においてＲＧＢ光源として用いる場合には、各々ＲＧＢ各波長域で偏光効率が最大となるようＬＥＤ光源２００Ｂ、２００Ｇ、２００Ｒのワイヤグリッド型偏光子を設計調整することで、さらに高い偏光出射光が得られる。
【０１５４】
なお、偏光ビームスプリッタとして用いるワイヤグリッド型偏光子４２０は、ワイヤグリッドの金属細線１１１の長手方向を紙面に垂直方向（図１２のＹ’軸方向）とすることで、ＲＧＢ光源ユニット４１０から出射する直線偏光の光（本例では紙面に垂直な偏光成分の光であり、ワイヤグリッド型偏光子４２０にとってのＳ偏光成分の光）を効率よく反射して、多くの光をＬＣｏＳ４６０に入射する直線偏光の光とできる。
【０１５５】
また、高コントラストの投射型表示画像を得るため、偏光ビームスプリッタとして用いるワイヤグリッド型偏光子４２０の消光比を補完するように、ＲＧＢ光源ユニット４１０とワイヤグリッド型偏光子４２０の間の光路（以下、光路Ａという）、または、ワイヤグリッド型偏光子４２０と投射レンズ４７０の間の光路（以下、光路Ｂという）に、高消光比の吸収型の偏光子（図示省略）を配置してもよい。光路Ａには紙面に垂直な偏光成分の光（ワイヤグリッド型偏光子４２０にとってのＳ偏光成分の光）を透過し紙面に平行な偏光成分の光（ワイヤグリッド型偏光子４２０にとってのＰ偏光成分の光）を吸収する偏光子を、光路Ｂには紙面に垂直な偏光成分の光を吸収し紙面に平行な偏光成分の光を透過する偏光子を配置すればよい。
【０１５６】
以上のように、本実施形態によれば、迷光が発生せず、かつ光利用効率の高い投射型表示装置を提供できる。
【実施例】
【０１５７】
以下、上述した各実施形態のワイヤグリッド型偏光子およびそれを用いた光学装置の実施例について、具体的に説明する。
【０１５８】
実施例１．
第１の実施例は、図１に示した第１の実施形態にかかるワイヤグリッド型偏光子１００の一実施例である。
【０１５９】
本実施例では、透明基材１４０として、可視波長域において屈折率ｎＳ＝１．５２のホウケイ酸ガラスを用い、その一方の表面に可視波長域で０°入射角の入射光に対する反射率が０．５％以下の反射防止膜（図示せず）を形成する。次に、透明基材１４０の他方の表面に平均屈折率ｎ＝１．２５の多孔質材料を用いて、膜厚ｄ＝２０２ｎｍの反射防止層１３０を成膜する。
【０１６０】
本実施例では、多孔質材料として中空シリカ粒子を結合した中空シリカ膜を用いて、反射防止層１３０を以下に示す手順で形成する。
【０１６１】
まず、以下の手順（１）〜（２）により中空シリカゾルを得る。
【０１６２】
（１）容量２００ｍｌのガラス製反応容器に、エタノール６０ｇ、ＺｎＯ微粒子水分散ゾル（境化学工業社製、製品名：ＮＡＮＯＦＩＮＥ−５０、平均１次粒子径２０ｎｍ、平均凝集粒子径１００ｎｍ、固形分換算濃度１０質量％）３０ｇ、テトラエトキシシラン（ＳｉＯ２固形分濃度２９質量％）１０ｇを加えた後、アンモニア水溶液を添加してｐＨ＝１０として、２０℃で６時間撹拌して、コア−シェル型微粒子分散液（固形分濃度６質量％）１００ｇを得る。
【０１６３】
（２）得られたコア−シェル型微粒子分散液に強酸性カチオン交換樹脂（三菱化学社製、商品名：ダイヤイオン（登録商標）、総交換容量２．０ｍｅｑ／ｍｌ以上）を１００ｇ加え、１時間撹拌してｐＨ＝４となった後、ろ過により強酸性カチオン交換樹脂を除去することで、中空状ＳｉＯ２微粒子分散液１００ｇを得る。当該ＳｉＯ２中空粒子の外殻の厚さは１０ｎｍ程度、空孔径は２０ｎｍ程度である。また、当該ＳｉＯ２微粒子は凝集体粒子であり、平均凝集粒子径は１００ｎｍである。
【０１６４】
上記の手順で得た中空シリカゾル（０．７ｇ、固形分濃度：１５質量％）、テトラエトキシシランの硝酸部分加水分解物（２ｇ、固形分濃度：２．２５質量％）、イソプロパノール（７．３ｇ）を室温で混合し、塗工液を調製する。塗工液に含まれる中空シリカ粒子とマトリックス成分との比は、ＳｉＯ２換算で７：３（質量比）である。
【０１６５】
その後、透明基材１４０の一方の表面（反射防止膜が形成されていない側の表面）に、スピンコート法により、上記塗工液を塗布する。その後、２００℃で４５分間の熱処理を行い、前駆物質の脱水反応を行い、金属酸化物膜である中空シリカ膜を形成する。これにより、マトリックス成分中に中空シリカ粒子が分散された多孔質構造の中空シリカ膜からなる反射防止層１３０を得る。
【０１６６】
次に、得られた反射防止層１３０の表面に、ワイヤグリッド１１０の金属細線１１１となるＡＰＣ膜を膜厚ｔ＝１５６ｎｍとなるようにスパッタリング法により形成する。ここで、ＡＰＣは銀（Ａｇ）にパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）が添加された銀の合金で、純銀の低抵抗と高反射を保ち環境耐性を向上した特徴を有し、ＡＰＣからなるスパッタリングターゲットを用いることにより、ＡＰＣ膜が得られる。
【０１６７】
次に、得られたＡＰＣ膜上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、あらかじめ用意したピッチＰｉ＝２００ｎｍに対応するワイヤグリッド１１０の凹凸形状が石英基板に刻み込まれたナノインプリントモールドを圧着し、圧着したまま紫外線を照射して樹脂を硬化させ、ナノインプリントモールドを引き離す。これにより、ワイヤグリッド１１０の凹凸形状が転写されたレジスト樹脂６０２を得る。
【０１６８】
次に、酸素とアルゴンの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、上記レジスト樹脂６０２の凹部底面に残る残渣を除去して開口部とする。これにより、各開口部においてＡＰＣ膜が、幅がＰｉ／２＝１００ｎｍ程度で露出される。さらに、窒素化合物とアルゴンの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、上記レジスト樹脂６０２の開口部に露出するＡＰＣ膜をエッチング除去する。最後に、残留するレジスト樹脂６０２を有機溶剤で除去することにより、ピッチＰｉ＝２００ｎｍ、ワイヤ幅ｗ＝１００ｎｍ、厚さｔ＝１５６ｎｍのＡＰＣ膜からなる金属細線１１１を形成し、ワイヤグリッド１１０を得る。このようにして、ワイヤグリッド型偏光子１００を作製する。
【０１６９】
図１３は、本実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。図１３では、本実施例のワイヤグリッド型偏光子１００に、入射角θ＝０°で可視波長域の光が入射する場合における、ワイヤグリッド１１０の長手方向（図１のＹ軸方向）の直線偏光であるＳ偏光の光に対する分光反射率（Ｓ偏光反射率Ｒｓ）と、それに直交する（図１のＸ軸方向）直線偏光であるＰ偏光の光に対する分光透過率（Ｐ偏光透過率Ｔｐ）の計算結果を示している。なお、偏光効率の計算には、ＡＰＣ膜の光学定数（ｎｗ：屈折率、ｋｗ：消衰係数）として銀（Ａｇ）の値（ｎｗ＝０．００００６λ―０．０１５、ｋｗ＝０．００７２λ；λはｎｍ単位の波長）を用いている。また、計算は文献「M.G.Moharam, D.A.Pommet, E.B.Grann, and T.K.Gayload,“Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface relief gratings: enhanced transmittance matrix approach”, Journal of the Optical Society of America A, vol.12, no.5, May 1995, p.1077-1086.」に基づく厳密結合波理論（ＲＣＷＡ）を用いた電磁界シミュレーションにより行った。
【０１７０】
図１３に示すように、可視波長域の４２０ｎｍ〜６４０ｎｍにおいて、Ｔｐが９０％以上、Ｒｓが約９８％という高いＰ偏光透過率およびＳ偏光反射率が得られる。ここで、４４０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長域においては９５％以上の高いＰ偏光透過率となっている。したがって、高効率で高い偏光分離機能を有するワイヤグリッド型偏光子が得られる。
【０１７１】
なお、本実施例では、中空シリカ膜を用いて反射防止層１３０を形成する例を示したが、反射防止層１３０の材料として、可視波長域で透明な媒質中に散乱および回折が生じない粒径の空気または真空の気泡が分散されて、平均屈折率ｎ＝１．２５となる多孔質構造であれば中空シリカ膜以外の材料を用いてもよい。
【０１７２】
実施例２．
第２の実施例は、第１の実施例のワイヤグリッド１１０の材料をアルミニウム（Ａｌ）とした例である。本実施例では、第１の実施例でワイヤグリッド１１０の金属細線１１１となるＡＰＣ膜を形成する工程において、アルミニウム膜を膜厚ｔ＝１７５ｎｍで形成する。その他に関しては第１の実施例と同様である。
【０１７３】
図１４は、本実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。図１４においても、対象のワイヤグリッド型偏光子１００に入射角θ＝０°で可視波長域の光が入射する場合における、Ｓ偏光反射率ＲｓとＰ偏光透過率Ｔｐの計算結果を示している。なお、アルミニウム膜の光学定数としてｎｗ＝０．０００４λ―０．１０９、ｋｗ＝０．０１１９λ＋０．００６を用いている。
【０１７４】
図１４に示すように、本実施例では第１の実施例と比べてＴｐが低下するが、４３０ｎｍ〜６２０ｎｍの可視波長域において、Ｔｐが概ね９０％以上、Ｒｓが約９７％の高いＰ偏光透過率とＳ偏光反射率となっている。したがって、高効率で高い偏光分離機能を有するワイヤグリッド型偏光子が得られる。
【０１７５】
比較例１．
次に、第１の実施例に対する比較例を示す。第１の比較例は、第１の実施例のワイヤグリッド型偏光子１００と同じ材料を用い、ただし反射防止層１３０を形成せず、透明基材１４０上にワイヤグリッド１１０を形成する。図１５は、本比較例のワイヤグリッド型偏光子の偏光効率の計算結果を示すグラフである。図１５においても、対象のワイヤグリッド型偏光子に入射角θ＝０°で可視波長域の光が入射する場合における、Ｓ偏光反射率ＲｓとＰ偏光透過率Ｔｐとを示している。
【０１７６】
比較例２．
また、第１の実施例に対する他の比較例を示す。第２の比較例は、反射防止層１３０に相当するものとして屈折率ｎ＝１．３８のフッ化マグネシウムＭｇＦ２膜を形成し、他の点は第１の実施例のワイヤグリッド型偏光子１００と同様にして、ワイヤグリッド型偏光子を作製する。なお、本比較例では、可視波長域でＰ偏光透過率Ｔｐの平均が最大となるようにフッ化マグネシウムＭｇＦ２膜の膜厚ｄ＝１９０ｎｍとしている。図１６は、本比較例のワイヤグリッド型偏光子の偏光効率の計算結果を示すグラフである。図１６においても、対象のワイヤグリッド型偏光子に入射角θ＝０°で可視波長域の光が入射する場合における、Ｓ偏光反射率ＲｓとＰ偏光透過率Ｔｐとを示している。
【０１７７】
第１の比較例および第２の比較例は、第１の実施例および第２の実施例と比べて、５００ｎｍ以下の可視短波長域でＴｐが急激に低下している。また、Ｔｐが９０％以上の波長範囲も狭いため、可視波長域用のワイヤグリッド型偏光子には適さない。
【０１７８】
実施例３．
第３の実施例は、第３の実施形態において偏光ビームスプリッタとして用いるワイヤグリッド型偏光子４２０の一例である。本実施例では、図１０のＸ−Ｚ面内、すなわち透明基材１４０の法線方向とワイヤグリッド１１０の金属細線１１１の短手方向とで規定される平面内での入射角がθｘｚ面＝３５°の可視波長域の入射光に対し、高いＰ偏光透過率Ｔｐが得られるよう、反射防止層１３０およびワイヤグリッド１１０の最適設計を行った。
【０１７９】
まず、第１の実施例と同様の方法で、透明基材１４０の面上に反射防止膜と、反射防止層１３０とを形成する。本実施例では、反射防止層１３０の材料として第１の実施例と同じ中空シリカ膜を用い、平均屈折率ｎ＝１．２５で膜厚ｄ＝２５０ｎｍの反射防止層１３０を形成する。次いで、第１の実施例と同様の方法で、ピッチＰｉ＝２００ｎｍ、ワイヤ幅ｗ＝１００ｎｍ、厚さｔ＝１３５ｎｍのＡＰＣ膜からなる金属細線１１１を形成し、ワイヤグリッド１１０を得る。
【０１８０】
上述した図１１は、本実施例のワイヤグリッド型偏光子４２０の入射角θ＝２５°、３０°、３５°、４０°、４５°の可視波長域の入射光に対する、Ｓ偏光反射率ＲｓとＰ偏光透過率Ｔｐの計算結果を示すグラフである。図１１に示すように、本実施例のワイヤグリッド型偏光子４２０では、入射角が大きいほど短波長側でＴｐが低下する傾向が見られる。しかし、例えば、４５°入射で４５０ｎｍ以下の短波長域に対して、Ｔｐが低下する傾向にあるが、概ね可視波長域において、Ｔｐが９０％以上の高いＰ偏光透過率と、Ｒｓが約９８％以上の高いＳ偏光反射率とが得られる。したがって、入射角θ＝３５°±１０°の可視光に対して高効率で高い偏光分離機能を有するワイヤグリッド型偏光子となる。また、入射角θ＝３５°±５°の可視光に対してはさらに高いＰ偏光透過率が得られるため、さらに高効率で高い偏光分離機能を有するワイヤグリッド型偏光子となる。すなわち、入射光をＰ偏光の透過光とＳ偏光の反射光に、分離角１１０°で偏光分離する、高効率の偏光ビームスプリッタが得られる。
【０１８１】
実施例４．
第４の実施例は、第１の実施形態のワイヤグリッド型偏光子１００の構成において、ワイヤグリッド１１０周辺の雰囲気すなわち間隙部１２０に、直径が１００ｎｍ以下の空孔が透明材料中に分散された複合体からなる多孔質材料を充填した例である。なお、ワイヤグリッド１１０の間隙部１２０を多孔質材料で充填する点および反射防止層１３０の平均屈折率ｎおよび膜厚ｄが異なる点以外は、第１の実施例と同様である。
【０１８２】
本実施例では、まず、透明基材１４０の表面に、平均屈折率ｎ＝１．１８で膜厚ｄ＝２１０ｎｍの中空シリカ膜からなる反射防止層１３０を成膜する。次に、第１の実施例と同様の方法で、反射防止層１３０上に、ピッチＰｉ＝２００ｎｍ、ワイヤ幅ｗ＝１００ｎｍ、厚さｔ＝１４２ｎｍのＡＰＣ膜からなる金属細線１１１を形成し、ワイヤグリッド１１０を得る。さらに、作製したワイヤグリッド１１０の間隙部１２０に、反射防止層１３０に用いた材料と同じ多孔質材料である中空シリカ膜を、平均屈折率ｎが１．１８となるように形成する。
【０１８３】
第１〜第３の実施例では、平均屈折率ｎ＝１．２５の中空シリカ膜を形成して反射防止層１３０としたが、本実施例では平均屈折率ｎ＝１．１８となるように多孔質材料の構成すなわち中空シリカ膜の各種パラメータを調整する。中空シリカ膜は、中空シリカ粒子とマトリックス成分となる前駆材料とを混合して形成されるため、例えば、中空シリカ粒子とマトリックス成分の質量比の調整や、マトリックス成分材料の選定により、屈折率ｎを調整できる。具体的には、中空体積比率約７０％の中空シリカ粒子を、シリカ（ＳｉＯ２）同等の屈折率１．４５のマトリックス成分に、中空シリカ粒子の体積比が約８５％となるように混合することで、平均屈折率ｎ＝１．１８の多孔質構造の中空シリカ膜が得られる。
【０１８４】
ここで、上述したようにワイヤグリッド１１０の作製後にその間隙部１２０に中空シリカ膜を形成する場合、中空シリカ粒子を有機溶剤中に分散させた分散液を、間隙部１２０を埋めるように金属細線１１１上に塗布し、分散液を乾燥する。または、アモルファスフッ素樹脂バインダー中に中空シリカ粒子が分散させた塗工液を、間隙部１２０を埋めるように金属細線１１１上に塗布し、樹脂を硬化して固体化する。このとき、ワイヤグリッド１１０の金属細線１１１上に中空シリカ膜が残留してもよいが、残留した中空シリカ膜は薄いほど可視波長域で高いＰ偏光透過率を実現できるので好ましい。具体的には、１００ｎｍ以下が好ましい。
【０１８５】
他のワイヤグリッド１１０の製法として、透明基材１４０の表面に平均屈折率ｎ＝１．１８で膜厚（ｄ＋ｔ）＝３５２ｎｍの中空シリカ膜を形成した後、形成した中空シリカ膜の表面にドライエッチングによりピッチＰｉ＝２００ｎｍ、幅１００ｎｍ、深さｔ＝１４２ｎｍの凹部を有する直線格子を形成し、形成した直線格子の凹部を埋めるように、ワイヤグリッド１１０の金属細線１１１となるＡＰＣ膜を形成してもよい。すなわち、本方法では、反射防止層１３０と一緒にワイヤグリッド１１０周辺の間隙部１２０に充填される中空シリカ膜を形成し、その後でワイヤグリッド１１０の金属細線１１１となるＡＰＣ膜を形成する。なお、中空シリカ膜からなる直線格子の凹部にＡＰＣ膜を形成する工程で、凹部以外の中空シリカ膜面にＡＰＣ膜が残留しないように、凹部以外をあらかじめレジストなどの樹脂で覆い、ＡＰＣ成膜後のレジスト剥離にて除去する。あるいは、表面を研磨して中空シリカ膜の凹部以外のＡＰＣ膜を除去してもよい。
【０１８６】
図１７は、本実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。図１７においても、対象のワイヤグリッド型偏光子に入射角θ＝０°で可視波長域の光が入射する場合における、Ｓ偏光反射率ＲｓとＰ偏光透過率Ｔｐとを示している。
【０１８７】
図１７に示すように、本実施例のワイヤグリッド型偏光子１００においても、視感度の高い４６０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域において９０％以上、また４４０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長域において８０％以上の高いＰ偏光透過率Ｔｐが得られる。
【０１８８】
実施例５．
本実施例は、上述した第４の本実施例の構成において、ワイヤグリッド１１０の金属細線１１１の材料をアルミニウム（Ａｌ）としたものである。本実施例では、第４の実施例のワイヤグリッド１１０の金属細線１１１となるＡＰＣ膜を形成する工程において、アルミニウム膜を膜厚ｔ＝１６２ｎｍで形成する。また、反射防止層１３０を屈折率ｎ＝１．２０の中空シリカ膜によって形成する。すなわち、屈折率ｎ＝１．２０で膜厚ｄ＝２１０ｎｍの中空シリカ膜を反射防止層１３０とし、同じ屈折率の中空シリカ膜で、ピッチＰｉ＝２００ｎｍ、ワイヤ幅ｗ＝１００ｎｍ、厚さｔ＝１６２ｎｍのアルミニウムからなる金属細線１１１の間隙部１２０を充填する。
【０１８９】
図１８は、本実施例のワイヤグリッド型偏光子１００の偏光効率の計算結果を示すグラフである。図１８においても、対象のワイヤグリッド型偏光子に入射角θ＝０°で可視波長域の光が入射する場合における、Ｓ偏光反射率ＲｓとＰ偏光透過率Ｔｐとを示している。図１８に示すように、本実施例のワイヤグリッド型偏光子１００においても、視感度の高い４６０ｎｍ〜６１０ｎｍの波長域において９０％以上、また４４０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長域において８０％以上のＰ偏光透過率Ｔｐが得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
本発明のワイヤグリッド型偏光子は、可視波長域においてＰ偏光透過率およびＳ偏光反射率の高い偏光子となるので、一方の偏光を再利用する偏光変換素子や偏光ビームスプリッタとして利用できる。特に、特定の直線偏光を効率よく出射する光源モジュールの窓用部材に設けられる偏光変換素子や、ＭＥＭＳスキャナを用いた投射型表示装置の偏光ビームスプリッタとして利用できる。
【符号の説明】
【０１９１】
１００、１００ｃ  ワイヤグリッド型偏光子
１１０  ワイヤグリッド
１１１  金属細線
１２０  間隙部
１３０  反射防止層
１３０ａ、１３０ｂ  多孔質材料
１３１、１３１ａ  構造体
１３２、１３２ａ  空孔
１３３  中空粒子
１３１ｂ  外殻
１３２ｂ  中空部
１３２ｃ  空隙部
１４０  透明基材
１５１  入射光
１５２  透過光
１５３  反射光
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ  ＬＥＤ光源
２１０  基材
２２０  ＬＥＤチップ
２３０  側壁部
２４０  蛍光体
２５０  反射部材
２６０  中空部
２７０  蛍光体含有基板
２７１、２７１ａ、２７１ｂ  透明基板
２８０  ダイクロイックミラー層
４００、４００ａ  投射型表示装置
４１０  ＲＧＢ光源ユニット
４１１Ｒ、４１１Ｇ、４１１Ｂ  集光レンズ
４１２、４１３  ＲＧＢ合波ダイクロイックミラー
４１４  コリメートレンズ
４２０  ワイヤグリッド型偏光子
４３０  １／４波長板
４４０  ＭＥＭＳスキャナ
４５０  スクリーン
４６０  反射型液晶表示素子（ＬＣｏＳ）
４７０  投射レンズ
６０１、６０４  金属膜
６０２、６０３  樹脂レジスト
６０３１  開口部
９００  ワイヤグリッド型偏光子
９４０  透明基材
９１０  ワイヤグリッド
９１１  金属細線
９２０  間隙部
８０１  入射光
８０２  透過光
８０３  反射光
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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