(57)【要約】【課題】耐熱性および耐光性に優れるとともに、取り扱い易く、しかも作業性に優れた偏光変換素子の製造方法を提供する。【解決手段】偏光変換素子１０は、矩形状の環状枠部３ａと、環状枠部３ａに囲まれた環状枠内に開口部３ｂと環状枠部３ａよりも薄厚の位相差部３ｃとが格子状に形成された位相差板３が、１／２λ位相差機能を有する平板よりなる水晶基板をエッチング法を用いて形成され、環状枠部３ａに塗布された接着剤４により、入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子２の光射出面に貼着される。【選択図】図１
2009008878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光分離素子が、光入射面および前記光入射面に略平行な光射出面に所定の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた複数の透光性基板と、前記複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜および反射膜とを含み構成され、
入射する光の偏光状態を変換して射出するための位相差板が、１／２λ位相差機能を有する水晶を用いて構成され、前記偏光分離素子の前記光射出面に貼着された偏光変換素子の製造方法であって、
前記位相差板は、前記偏光分離素子の周縁に沿う矩形状の環状枠部と、前記環状枠部に囲まれた環状枠内に且つ格子状に形成された位相差部と、を有し、
前記位相差部の厚みは前記環状枠部の厚みよりも薄く形成し、
前記位相差板が前記位相差部と前記偏光分離素子の前記光射出面との間に空気層を備え、前記環状枠部と前記光射出面とを貼着することを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光変換素子の製造方法において、
前記空気層は、前記環状枠部を前記偏光分離素子の前記光射出面に貼着する貼着層により形成された間隙であることを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の偏光変換素子の製造方法において、
前記位相差板は、１／２λ位相差機能を有する平板よりなる水晶基板に、エッチング法を用いて前記位相差部が形成されることを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏光変換素子の製造方法において、
少なくとも、前記空気層を形成する前記偏光分離素子の光射出面、および前記位相差部の前記光射出面に相対する面に、反射防止層を備えたことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投写表示するプロジェクタに用いられる偏光変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像を投写表示するプロジェクタは、電気光学装置を用いて、照明光学系から射出された照明光を画像情報（画像信号）に応じて変調し、変調された光線束をスクリーン上に投写して画像が表示される。このようなプロジェクタによって表示される画像は、均一で明るいことが好ましく、これに用いられる照明光学系の光の利用効率が高いことが望まれる。
照明光学系には、一般的に、光の利用効率を向上させる観点から、光源から射出された非偏光な光（白色光）を複数の中間光線束に分割するインテグレータと、分割された複数の中間光線束を一種類の直線偏光光に変換するための偏光変換素子などが使用されている。
【０００３】
図６は、一般的な偏光変換素子を説明するための模式図であり、図６（ａ）は偏光変換素子の斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）を＋ｚ方向から見た偏光変換素子の平面図である。
図６（ａ）および図６（ｂ）において、偏光変換素子５０は、入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子（ＰＢＳ）５１と、偏光分離素子５１の光射出面側に選択的に配置され、二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換するための位相差板としての１／２λ位相差板５２とを備えている。なお、偏光変換素子５０に入射する光は、その主光線（中心軸）が、組み込まれて用いられるプロジェクタにおける照明光学系のシステム光軸１００に略平行に入射する。
【０００４】
偏光分離素子５１は、システム光軸１００に直交する光入射面と、光入射面にほぼ平行な光射出面と、光入射面および光射出面と所定の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた複数の透光性基板としてのガラス材５１ａと、複数の界面に交互に設けられた複数の偏光分離膜５１ｂ（図中に実線で示す）および反射膜５１ｃ（図中に破線で示す）とを備えている。
複数の界面の光入射面（光射出面）との所定の角度は、一般的に４５°であり、ガラス材５１ａは、ｘ−ｙ軸方向において略平行四辺形の断面形状を有しｚ軸方向に延伸する柱状を成している。
【０００５】
偏光分離膜５１ｂは誘電体多層膜で形成され、入射した光線束（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を、ｓ偏光の部分光線束（ｓ偏光光）とｐ偏光の部分光線束（ｐ偏光光）とに分離して、ｓ偏光光を反射し、ｐ偏光光を透過する機能を有する。一方、反射膜５１ｃは誘電体多層膜または金属膜で形成され、反射膜５１ｃに入射したｓ偏光光を反射する機能を有する。
【０００６】
１／２λ位相差板５２は、ストライプ状に配列して設けられた位相差層５２ａと開口層５２ｂとによって構成されている。位相差層５２ａは、ガラス材５１ａに形成された偏光分離膜５１ｂを透過したｐ偏光光が入射する光射出面側の面に配置され、入射するｐ偏光光を、偏光方向が直交するｓ偏光光に変換する機能を有している。一方、開口層５２ｂは、反射膜５１ｃで反射されて入射するｓ偏光光をそのまま透過する機能を有している。
このように機能する１／２λ位相差板５２は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムなどよりなる位相差層５２ａをトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムで挟み込んだ形態の位相差フィルムである。したがって、開口層５２ｂは、ＴＡＣフィルムにより構成されている。
【０００７】
なお、偏光変換素子５０は、偏光変換素子５０に入射する光が偏光分離膜５１ｂのみに入射し、反射膜５１ｃには入射しないように配列された遮光板６０（図６（ｂ）中に二点鎖線で示す）が、光入射面側に配設されて用いられる。
遮光板６０としては、アルミニウム板などの遮光性を有する金属板に開口部６０ａを設けて遮光部６０ｂを形成したものが例示される。その他の例として、ガラス板などの平板状の透明板に、クロムなどの遮光性の膜を遮光部としてストライプ状に形成したものが挙げられる。
【０００８】
このように構成された偏光変換素子５０は、図６（ｂ）に示すように、遮光板６０の開口部６０ａより偏光分離素子５１のガラス材５１ａに入射した光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）が、偏光分離膜５１ｂにおいてｓ偏光光とｐ偏光光の２つの部分光線束に分離される。そして、偏光分離膜５１ｂで分離された一方のｓ偏光光が、反射膜５１ｃにおいて反射されるとともに、分離された他方のｐ偏光光が偏光分離膜５１ｂを透過して１／２λ位相差板５２においてｓ偏光光に変換される。すなわち、偏光変換素子５０において１種類の偏光光に変換されたｓ偏光光が、偏光変換素子５０からシステム光軸１００と略平行方向に射出される。
【０００９】
また、偏光変換素子５０は、偏光分離膜５１ｂで分離されて反射膜５１ｃにおいて反射されるｓ偏光光の光射出面側の面に、１／２λ位相差板５２の位相差層５２ａを配置することにより、入射する光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）が１種類のｐ偏光光に変換されて射出することができる偏光変換素子５０が得られる。
【００１０】
以上のように、偏光変換素子５０を構成する１／２λ位相差板５２として、有機材料系の位相差フィルムが用いられた従来の偏光変換素子５０は、光源から射出された光が通過することによって、位相差フィルムが黄変したり、発熱したりして、位相差フィルムの光学特性の劣化を招く。すなわち耐熱性および耐光性の信頼性に劣るという問題を有している。
こうした問題に対応するために、１／２λ位相差板を水晶を用いて構成した偏光変換素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３０２５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら水晶で形成された１／２λ位相差板は、可視光波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の略全帯域に対応する所定の機能を得るためには、３００ｎｍ程度以下の薄い板厚で構成される。また、偏光分離素子の光射出面側の位相差層として、短冊状に加工された１／２λ位相差板を、偏光分離膜および反射膜に対応して一枚ずつ格子状に配列して貼り合わされて偏光変換素子が製造されている。
水晶は破損し易く、水晶で形成された１／２λ位相差板を備えた偏光変換素子には、より耐熱性および耐光性に優れるとともに、取り扱い易く、しかも作業性に優れた新たな製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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り、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１４】
［適用例１］
本適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、偏光分離素子が、光入射面および前記光入射面に略平行な光射出面に所定の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた複数の透光性基板と、前記複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜および反射膜とを含み構成され、入射する光の偏光状態を変換して射出するための位相差板が１／２λ位相差機能を有する水晶を用いて構成され、前記偏光分離素子の前記光射出面に貼着された偏光変換素子の製造方法であって、前記位相差板は、前記偏光分離素子の周縁に沿う矩形状の環状枠部と、前記環状枠部に囲まれた環状枠内に且つ格子状に形成された位相差部と、を有し、前記位相差部の厚みは前記環状枠部の厚みよりも薄く形成し、前記位相差板が前記位相差部と前記偏光分離素子の前記光射出面との間に空気層を備え、前記環状枠部と前記光射出面とを貼着することを特徴とする。
【００１５】
これによれば、偏光分離素子の周縁に沿う矩形状の環状枠部と、環状枠部に囲まれた環状枠内に格子状に形成された環状枠部よりも薄厚の位相差部とを有し、１／２λ位相差機能を有する水晶を用いて構成された位相差板が、偏光分離素子の光射出面に貼着された偏光変換素子は、位相差板の位相差部と偏光分離素子の光射出面との間に、空気層が形成されていることにより、プロジェクタなどに組み込まれて用いられる際に、光源から射出されて偏光変換素子を通過する光により発生する熱を、雰囲気中に放熱することができる。よって、耐熱性および耐光性が向上し、光学特性の劣化を低減した偏光変換素子が得られる。また、偏光変換素子は、位相差板が偏光分離素子の光射出面に貼着される際に、格子状に形成され、しかも厚さが薄く破損し易い位相差部が、厚さの厚い環状枠部に一体に支持されていることにより、短冊状に加工された１／２λ位相差板を、一枚ずつ格子状に配列して貼り合わせ加工する従来の方法に比べて、取り扱い易く、しかも作業性に優れた偏光変換素子の製造方法が得られる。
【００１６】
［適用例２］
上記適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、前記空気層は、前記環状枠部を前記偏光分離素子の前記光射出面に貼着する貼着層により形成された間隙であることが好ましい。
これによれば、プロジェクタなどに組み込まれて用いられる際に、光源から射出されて偏光変換素子を通過する光により発生する熱を、雰囲気中に放熱することができる空気層が、位相差板を偏光分離素子の光射出面に貼着する貼着層により形成されることにより、間隙部材などを改めて設けることなく、容易に空気層を形成することができる。また、貼着層の厚さを調節することで、位相差板と光射出面が過度に近接することによる干渉縞を防止できる所望寸法の間隙を容易に得ることができる。
【００１７】
［適用例３］
上記適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、前記位相差板は、１／２λ位相差機能を有する平板よりなる水晶基板に、エッチング法を用いて前記位相差部が形成されることが好ましい。
これによれば、偏光分離素子の光射出面に貼着される位相差板が、１／２λ位相差機能を有する平板の水晶基板にエッチング法を用いて位相差部が形成されることにより、位相差板の外周に沿う環状枠部の環状枠内に薄厚の位相差部を格子状に形成することができる。よって、厚さが薄く、破損し易い位相差部を容易に形成することができるとともに、短冊状に加工された１／２λ位相差板を一枚ずつ格子状に配列して貼り合わせ加工する従来の方法に比べて、取り扱い易く、しかも作業性に優れた偏光変換素子の製造方法が得られる。
【００１８】
［適用例４］
上記適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、少なくとも、前記空気層を形成する前記偏光分離素子の光射出面、および前記位相差部の前記光射出面に相対する面に、反射防止層を備えることが好ましい。
これによれば、少なくとも、空気層を形成する偏光分離素子の光射出面およびその光射出面に相対する位相差部の面に、反射防止層を備えることにより、それぞれの面における多重反射を防ぐことができる。よって、偏光変換素子に入射する光の変換効率の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る偏光変換素子の構成を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。但し図２は、図１に対する倍率が異なる。
【００２０】
図１および図２において、偏光変換素子１０は、入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子（ＰＢＳ）２と、偏光分離素子２の一方の面に貼着層としての接着剤４により貼着された位相差板３とを備えている。偏光変換素子１０の光入射面は、偏光分離素子２の位相差板３が貼着された面に相対する偏光分離素子２の面である。なお、貼着層は接着剤４を例として示しているが、粘着剤を用いてもよい。
【００２１】
この偏光変換素子１０は、上記図６に示した一般的な偏光変換素子５０を構成する１／２λ位相差板５２の基材が、有機材料系の位相差フィルムにより構成されているのに対して、位相差板３が１／２λ位相差機能を有する水晶を用いて形成されていること、および位相差板３の偏光分離素子２への貼着構成のみが異なる。したがって、偏光分離素子２の構成、偏光分離素子２の機能（機能動作）および位相差板３の基本機能についての説明は、省略または簡略化する。
【００２２】
偏光分離素子２は、略平行四辺形の断面形状を有する柱状の透光性基板としてのガラス材２ａ（但し、両側最端部は三角柱形状のガラス材）が、複数の界面で順次貼り合わされて構成されている。複数の界面には、図１中に実線で示す偏光分離膜２ｂと、破線で示す反射膜２ｃとが交互に設けられている。偏光分離膜２ｂは誘電体多層膜で形成され、入射した光線束（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を、ｓ偏光の部分光線束（ｓ偏光光）とｐ偏光の部分光線束（ｐ偏光光）とに分離して、ｓ偏光光を反射し、ｐ偏光光を透過する機能を有する（図６参照）。一方、反射膜２ｃは、誘電体多層膜または金属膜で形成され、反射膜２ｃに入射したｓ偏光光を反射する機能を有する。
【００２３】
また、このように構成された偏光分離素子２の光射出面（位相差板３側の面）には、反射防止（ＡＲ）層９が設けられている（図２参照）。反射防止層９としては、例えば、二酸化珪素、酸化チタン等の物質を蒸着またはスパッタリング処理、あるいはフッ素系物質を薄く塗布することにより形成される。
【００２４】
位相差板３は、１／２λ位相差機能を有する水晶で形成されている。この位相差板３は、図１中に実線の矢印で示すように、光学軸に平行な面が偏光分離素子２の光射出面となるように、しかも、水晶に入射する直線偏光光（ｐ偏光光）の電界ベクトルの振動方向αと光学軸との角度θが略４５°となるように配置されている。
【００２５】
また、位相差板３は、偏光分離素子２の周縁に沿う矩形状の環状枠部３ａと、環状枠部３ａに囲まれた環状枠内に、多数の開口部３ｂと環状枠部３ａよりも薄厚の多数の位相差部３ｃとが格子状に形成されている。この位相差板３は、環状枠部３ａに囲まれた環状枠内の領域が、１／２λ位相差機能領域である。なお、本実施形態における水晶とは、ＳｉＯ2の単結晶であり、人工水晶または天然水晶のどちらであってもよい。
【００２６】
図２において、位相差部３ｃは、偏光分離素子２を構成するガラス材２ａに形成された各偏光分離膜２ｂを透過したｐ偏光光が入射する光射出面側の面に配置されている。すなわち、位相差部３ｃは、ガラス材２ａに形成されたそれぞれの偏光分離膜２ｂに対応する光射出面に配置されている。この位相差部３ｃは、偏光分離膜２ｂを透過して入射するｐ偏光光を、偏光方向が直交するｓ偏光光に変換する機能を有している（図６（ｂ）参照）。
また、位相差板３の光入射面（環状枠部３ａおよび位相差部３ｃを含む偏光分離素子２側の面）には、反射防止層９が設けられている。
【００２７】
偏光分離素子２の一方の面（光射出面）に位相差板３を貼着するのに用いられる接着剤４、および貼着方法については後述する。
このように構成された偏光変換素子１０は、入射する光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を１種類のｓ偏光光に変換して射出する光学素子として、プロジェクタなどの照明光学系に用いられる。
【００２８】
次に、位相差板３の製造方法について説明する。
位相差板３は、開口部形成ステップと、位相差部形成ステップとにより加工される。この開口部形成ステップと位相差部形成ステップとは、連続して加工が行われる。
【００２９】
図３は、本実施形態に係る位相差板の製造方法を模式的に示す工程図である。また、図４（ａ）は、開口部形成ステップ後の態様を示す位相差板の斜視図であり、図４（ｂ）は、位相差部形成ステップ後の態様を示す位相差板の斜視図である。
なお、これらの各図面において、説明の便宜のために各構成要素の寸法や比率を実際のものとは異ならせてある。
【００３０】
開口部形成ステップは、プロテクト層形成工程−１（図３（ａ））、レジストパターニング工程−１（図３（ｂ））、プロテクト層エッチング工程−１（図３（ｃ））、水晶エッチング工程−１（図３（ｄ））、プロテクト層・レジスト剥離工程−１（図３（ｅ））が、この順に行われる。
位相差部形成ステップは、プロテクト層形成工程−２（図３（ｆ））、レジストパターニング工程−２（図３（ｇ））、プロテクト層エッチング工程−２（図３（ｈ））、水晶エッチング工程−２（図３（ｉ））、プロテクト層・レジスト剥離工程−２（図３（ｊ））が、この順に行われる。
【００３１】
図３（ａ）に示すプロテクト層形成工程−１では、一枚の平板の水晶基板３０の表面にプロテクト層５が成膜される。
プロテクト層５は、水晶基板３０の一方の面上に、真空蒸着法またはスパッタ法を用いて下地層としてクロム（Ｃｒ）、その上層に金（Ａｕ）の金属膜が成膜される。このプロテクト層５は、後工程の水晶エッチング工程−１におけるエッチングの際に、エッチング液により水晶基板３０の表面が粗くなるのを防ぐなどの機能を有する。
そして、レジストパターニング工程−１に移行する。
【００３２】
図３（ｂ）に示すレジストパターニング工程−１では、レジスト６がプロテクト層５の表面にパターニングされる。なお、図中には、完成した位相差板３が後に貼着される偏光分離素子２を、二点鎖線で示す。
レジスト６のパターニングは、一般的なパターニング法を用いて行われる。それは、フォトリソ用のレジスト（フォトレジスト）がプロテクト層５の表面に塗布されるレジスト塗布工程、レジストの緻密化と密着性の強化のためにレジストを乾燥するプレベーキング工程、マスク合わせして露光する露光工程、現像液で現像を行う現像工程、およびパターニングされたレジストの密着性を高めるためのポストベーキング工程により行われる。
【００３３】
このレジストパターニングは、環状枠部３ａと、環状枠部３ａに囲まれた環状枠内の領域の内、偏光分離素子２の各偏光分離膜２ｂを透過したｐ偏光光が入射する光射出面側のそれぞれの面に対応した領域、すなわち開口部３ｂ（図１および図２参照）が形成される領域以外にレジスト６がパターニングされる。
そして、プロテクト層エッチング工程−１に移行する。
【００３４】
図３（ｃ）に示すプロテクト層エッチング工程−１では、パターニングされたレジスト６をポジ型のエッチングレジストとして、エッチング液を用いてプロテクト層５のウエットエッチングが行われる。エッチング液としては、例えば、ペルオキソ２硫酸アンモニウム水溶液などの過硫酸アンモニウム水溶液、亜硫酸ナトリウムを含むアンモニア水溶液、またはフェリシアン化カリウムを含むアルカリ性水溶液などが用いられる。ウエットエッチング法は、エッチング液を処理面に吹き付けるスプレー法や、エッチング液を処理面に滴下するスピン法などを用いることができる。これにより、レジスト６に覆われていない領域のプロテクト層５がエッチングされて、レジスト６の下層にそれぞれ分離されたプロテクト層（分離プロテクト層）５ａが形成される。
そして、水晶エッチング工程−１に移行する。
【００３５】
図３（ｄ）に示す水晶エッチング工程−１では、パターニングされたレジスト６および分離プロテクト層５ａをポジ型のフォトマスクとして、水晶基板３０のウエットエッチングが行われる。
エッチング液として、例えば、フッ化アンモニウム（Ｈ4ＦＮ）が用いられる。これにより、レジスト６および分離プロテクト層５ａに覆われていない領域の水晶基板３０がエッチングされる。エッチングレートは２０ｎｍ／ｓｅｃ程度が望ましい。
【００３６】
この水晶エッチング工程−１により、一枚の平板の水晶基板３０に板厚方向に貫通する多数（４個）の開口部３１ｂが形成される。すなわち、完成状態における位相差板３の環状枠部３ａおよび３個の位相差部３ｃ（図１参照）を形成する領域３１ａが形成される。
そして、プロテクト層・レジスト剥離工程−１に移行する。
【００３７】
図３（ｅ）に示すプロテクト層・レジスト剥離工程−１では、レジストパターニング工程−１においてプロテクト層５の表面にパターニングされたレジスト６およびレジスト６の下層の分離プロテクト層５ａが剥離される。レジスト６の剥離は、アセトンなどのフォトレジスト剥離剤を用いて剥離される。また、分離プロテクト層（Ｃｒ／Ａｕの金属膜）５ａは、Ｃｒ剥離液およびＡｕ剥離液用いて剥離される。Ｃｒ剥離液およびＡｕ剥離液は、プロテクト層エッチング工程−１において用いたエッチング液を用いることもできる。
【００３８】
以上の開口部形成加工ステップにより、図４（ａ）に示すように、４個の開口部３１ｂが形成された中間加工状態の位相差板３１（以後、位相差板３１と表す）が完成する。
そして位相差部形成ステップに移行する。
【００３９】
位相差部形成ステップでは、先ず、図３（ｆ）に示すプロテクト層形成工程−２において、４個の開口部３１ｂが形成された位相差板３１の表面に、プロテクト層７が成膜される。
プロテクト層７は、レジストパターニング工程−１の場合と同様に、真空蒸着法またはスパッタ法を用いて下地層としてクロム（Ｃｒ）、その上層に金（Ａｕ）の金属膜が成膜される。このプロテクト層７は、後工程の水晶エッチング工程−２におけるエッチングの際に、エッチング液により水晶よりなる位相差板３１の表面が粗くなるのを防ぐなどの機能を有する。
そして、レジストパターニング工程−２に移行する。
【００４０】
図３（ｇ）に示すレジストパターニング工程−２では、レジスト８がプロテクト層７の表面にパターニングされる。
レジスト８のパターニングは、位相差板３１のプロテクト層７が成膜された領域３１ａのうち、位相差板３１の外周に沿う環状枠、すなわち、完成状態における位相差板３の環状枠部３ａが形成される領域（図１参照）に、レジスト８がパターニングされる。
レジスト８がパターニングは、レジストパターニング工程−１と同様に一般的なパターニング法を用いて行われる。
そして、プロテクト層エッチング工程−２に移行する。
【００４１】
図３（ｈ）に示すプロテクト層エッチング工程−２では、プロテクト層エッチング工程−１と同様に、パターニングされたレジスト８およびレジスト８の下層のプロテクト層７をポジ型のエッチングレジストとして、エッチング液を用いてプロテクト層７のウエットエッチングが行われる。これにより、レジスト８に覆われていない領域３１ａ上に形成されたプロテクト層７がエッチングされる。
そして、水晶エッチング工程−２に移行する。
【００４２】
図３（ｉ）に示す水晶エッチング工程−２では、パターニングされたレジスト８およびレジスト８の下層のプロテクト層７をポジ型のフォトマスクとして、位相差板３１のウエットエッチングが行われる。
エッチング液として、例えば、フッ化アンモニウム（Ｈ4ＦＮ）が用いられる。これにより、レジスト８およびプロテクト層７に覆われた領域３１ａを除く位相差板３１がエッチングされる。すなわち、完成状態における位相差板３の環状枠部３ａに囲まれた１／２λ位相差機能領域のエッチングが行われる。エッチングされた位相差板３１は、断面視凹形状を成している。
【００４３】
エッチングされた位相差板３１は、レジスト８およびプロテクト層７に覆われた領域３１ａが位相差板３１の外周に沿う環状枠３１ａを構成し、１／２λ位相差機能領域に環状枠３１ａに一体に支持された３個の薄厚の位相差部３１ｃがストライプ状に形成される。
そして、プロテクト層・レジスト剥離工程−２に移行する。
【００４４】
図３（ｊ）に示すプロテクト層・レジスト剥離工程−２では、パターニングされたレジスト８およびレジスト８の下層のプロテクト層７が剥離される。レジスト８は、アセトンなどのフォトレジスト剥離剤を用いて剥離される。また、プロテクト層（Ｃｒ／Ａｕの金属膜）７は、Ｃｒ剥離液およびＡｕ剥離液用いて剥離される。Ｃｒ剥離液およびＡｕ剥離液は、プロテクト層エッチング工程−２において用いたエッチング液を用いることもできる。
【００４５】
これにより、位相差部形成ステップにおける加工が終了し、位相差板３が形成される。形成された位相差板３の斜視図を図４（ｂ）に示す。
図３（ｊ）および図４（ｂ）において、形成された位相差板３は、矩形状の環状枠部３ａと、環状枠部３ａに囲まれた環状枠内に、環状枠部３ａよりも薄厚の多数（３個）の位相差部３ｃと、多数（４個）の開口部３ｂとがストライプ状に形成された１／２λ位相差機能領域を有する。
【００４６】
なお、図３（ｊ）に示す位相差部３ｃの厚さｔ２は、２０μｍ以上の所定の厚さである。また、位相差板３の外周に沿う環状枠部３ａの厚さｔ１、すなわち位相差板３の製造に用いられる水晶基板３０の厚さは、形成された位相差板３のハンドリングの際の強度が確保できる範囲であれば任意に設定可能であるが、少なくとも１００μｍ以上の厚さであることが好ましい。また、環状枠部３ａの幅βは、厚さｔ１と同様に、ハンドリングの際の強度が確保できる範囲であれば任意に設定可能であるが、後述する偏光分離素子２への貼着のし易さ、あるいは１／２λ位相差機能領域の大きさなどを考慮すると、偏光分離素子２を構成するガラス材２ａの貼り合わせ方向の幅とほぼ同じ、もしくはそれ以下が望ましい。
【００４７】
以上のように加工形成された位相差板３は、少なくとも一方の面（光入射面：環状枠部３ａおよび位相差部３ｃを含む平坦面）に、反射防止層９が設けられる（図２参照）。反射防止層９としては、例えば、二酸化珪素、酸化チタン等の物質を蒸着またはスパッタリング処理、あるいはフッ素系物質を薄く塗布することにより形成される。これにより、位相差板３が完成する。
【００４８】
完成した位相差板３は、偏光分離素子２の一方の面に貼着される。
以下、位相差板３の偏光分離素子２への貼着方法について、図５、および前記図１、図２を参照しながら説明する。
図５は、偏光分離素子に位相差板が貼着される態様を模式的に示す説明図である。
【００４９】
完成した位相差板３は、既に加工されて完成状態の偏光分離素子２の光射出面に設けられた反射防止層９の表面に貼着される。
貼着される位相差板３は、上記図１中に実線の矢印で示すように、光学軸に平行な面が偏光分離素子２の表面（偏光分離素子２の光射出面）となるように、しかも、入射する直線偏光光（ｐ偏光光）の電界ベクトルの振動方向αと光学軸との角度θが略４５°となるように配置されている。
【００５０】
位相差板３の偏光分離素子２への貼着には、接着剤（貼着層）４が用いられる。接着剤４としては、接着加工が容易で比較的高温度に耐えうる一液性エポキシまたは一液性アクリル系の紫外線硬化型が用いられる。望ましい紫外線硬化型接着剤の一例としては、サンライズＭＳＩ株式会社製のＰＨＯＴＯボンド（登録商標）が挙げられる。
貼着層４は、図５に示すように、位相差板３の環状枠部３ａの光入射面（環状枠部３ａおよび位相差部３ｃを含む平坦面）の内、環状枠部３ａのみに塗布される。
【００５１】
そして、位相差板３の各位相差部３ｃを、偏光分離素子２のガラス材２ａに形成されたそれぞれの偏光分離膜２ｂに対応する光射出面に重なるように位置合わせして、環状枠部３ａを偏光分離素子２の方向に押圧した後に、接着剤４に紫外線（ケミカルランプや高圧水銀灯）を積算光量６００ｍｊ／ｃｍ2（照度２ｍＷ／ｃｍ2）程度、照射する。紫外線が照射された貼着層４は、硬化して、位相差板３が偏光分離素子２に貼着される。硬化された貼着層４の厚さγは、１０μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。特に２μ以下では位相差部と光射出面との間に干渉縞が発生し易くなる。
硬化された貼着層４の厚さγは、偏光分離素子２の光射出面と位相差板３の各位相差部３ｃとの間に間隙λを形成する。間隙γは、位相差部３ｃと偏光分離素子２の光射出面との間に形成された空気層として機能する。
【００５２】
こうした加工工程により、位相差板３の環状枠部３ａが偏光分離素子２の光射出側の面に貼着層４により貼着された偏光変換素子１０が完成する（図１参照）。
この偏光変換素子１０は、偏光分離膜２ｂに入射する光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）が、ｓ偏光光とｐ偏光光とに分離される。分離されて偏光分離膜２ｂを透過したｐ偏光は、位相差板３の位相差部３ｃを通過することで、偏光方向が直交するｓ偏光光に変換され、偏光分離膜２ｂで分離されて反射膜２ｃにおいて反射されたｓ偏光光とともに偏光変換素子１０から射出する機能を有する（図６（ｂ）参照）。
【００５３】
以上のように製造された偏光変換素子１０は、透過型プロジェクタ、反射型プロジェクタなどの照明光学系に好ましく用いることができる。
プロジェクタなどの照明光学系に組み込まれて用いられる偏光変換素子１０は、偏光分離素子２の光射出面と、水晶より成る位相差板３（位相差部３ｃ）との間に、間隙λの空気層が形成されていることにより、光源から射出されて偏光変換素子１０（偏光分離素子２および位相差部３ｃ）を通過する光により発生する熱を、雰囲気中に放熱する効果が得られる。よって、耐熱性および耐光性が向上し、光学特性の劣化を低減した偏光変換素子１０およびプロジェクタを得ることができる。
【００５４】
また、偏光変換素子１０は、少なくとも空気層を形成する偏光分離素子２の光射出面および位相差板３（位相差部３ｃ）の光入射面に、反射防止層９が形成されていることにより、それぞれの面における多重反射を防ぐことができる。
【００５５】
また、偏光分離素子２の光射出面に貼着される位相差板３が、上記図３（ａ）〜図３（ｅ）に示す開口部形成ステップにおいて、１／２λ位相差機能を有する一枚の平板の水晶基板３０にエッチング法を用いて開口部３１ｂが形成され、図３（ｆ）〜図３（ｊ）に示す位相差部形成ステップにおいて、１／２λ位相差機能領域がエッチングされて、位相差板３の外周に沿う環状枠部３ａの環状枠内に、薄厚の位相差部３ｃがストライプ状に形成される。よって、厚さが薄く、破損し易い位相差部３ｃを容易に形成することができる。
【００５６】
さらに、偏光変換素子１０は、完成した位相差板３が偏光分離素子２の光射出面に貼着される際に、厚さが薄く破損し易い位相差部３ｃが、厚さの厚い環状枠部３ａに一体に支持されていること、およびその環状枠部３ａのみに貼着層４が形成されて貼着されることにより、短冊状に加工された１／２λ位相差板を一枚ずつ格子状に配列して貼り合わせて加工する従来の方法に比べて、取り扱い易く、しかも作業性に優れた偏光変換素子１０の製造方法が得られる。
【００５７】
なお、本実施形態は、以下の変形例として挙げられているような形態であっても、本実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００５８】
（変形例１）
水晶エッチング工程−１および水晶エッチング工程−２において、水晶基板３０および中間加工状態の位相差板３１がウエットエッチング法を用いてエッチングされる場合で説明したが、ドライエッチング法を用いてもよい。
【００５９】
ドライエッチング法として、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いてエッチングする場合には、プロテクト層５，７に代えて、Ｍｇｆ2（フッ化マグネシウム）を真空蒸着して形成された膜厚が２００ｎｍ程度のエッチングストップ層が形成されるのが好ましい。Ｍｇｆ2よりなるエッチングストップ層は、後工程の水晶エッチング工程−１，２におけるエッチングの際に、水晶基板３０および位相差板３１のオーバーエッチングなどを防ぐ機能を有する。
【００６０】
また、反応性イオンエッチングは、真空容器内に配備された二つの電極のうちの一方の電極（陰極）にレジスト６がパターニングされた水晶基板３０およびレジスト８がパターニングされた位相差板３１を配置して、真空容器内を真空に排気した後、反応性ガスとしてトリフロメタン（ＣＨＦ3）およびＯ2（酸素）が導入されて、反応性ガスに電磁波を与えてプラズマ化するとともに、陰極に高周波が印加されて、レジスト６およびレジスト８の覆われていない領域のエッチングを行うことができる。エッチングレートは１ｎｍ／ｓｅｃ程度が望ましい。
【００６１】
（変形例２）
偏光変換素子１０は、入射する光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）が１種類のｓ偏光光に変換されて射出することができる構成の場合で説明したが、入射する光が１種類のｐ偏光光に変換されて射出する構成であってもよい。この場合には、位相差板３の１／２λ位相差機能を有する位相差部３ｃを、偏光分離素子２の反射膜２ｃにおいて反射されるｓ偏光光の光射出面側の面に配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る偏光変換素子の構成を模式的に示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】本実施形態に係る位相差板の製造方法を模式的に示す工程図。
【図４】（ａ）は開口部形成ステップ後の態様を示す位相差板の斜視図であり、（ｂ）は位相差部形成ステップ後の態様を示す位相差板の斜視図。
【図５】偏光分離素子に位相差板が貼着される態様を模式的に示す説明図。
【図６】従来の偏光変換素子を説明するための模式図であり、（ａ）は偏光変換素子の斜視図、（ｂ）は（ａ）を＋ｚ方向から見た偏光変換素子の平面図。
【符号の説明】
【００６３】
２…偏光分離素子、２ａ…ガラス材、２ｂ…偏光分離膜、２ｃ…反射膜、３…位相差板、３ａ…環状枠部、３ｂ…開口部、３ｃ…位相差部、４…貼着層としての接着剤、５，７…プロテクト層、６，８…レジスト、１０…偏光変換素子、３０…水晶基板、３１…中間加工状態の位相差板、γ…間隙（空気層）。
【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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