JP2005128228A - 偏光子、偏光子の製造方法、および投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易に製造することができるとともに、長期間に亘る光照射を行っても光透過率の低下を抑制することができる偏光変換素子を提供する。
【解決手段】 金属グリッド偏光子３１，３２，３３において、基板１１と、基板１１の表面に形成された有機樹脂層１２と、有機樹脂層１２に支持され、所定の厚さおよび幅を有するとともに、互いに平行で等間隔に形成された多数の直線状の金属グリッド１３とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、偏光子等に関し、より詳しくは、投射型液晶表示装置等に用いられる偏光子等に関する。

近年、高度情報化社会の進展を背景に、画像をスクリーンに拡大投影する装置として、従来のスライドプロジェクタやオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）に代わって、電子データを直接投影することができる投射型液晶表示装置が利用されている。かかる投射型液晶表示装置では、投影画像の照度を向上させることができることから、明るい室内での投影も可能であるが、さらに明るく高精細な画像を表示するため、投射レンズの改良、高輝度ランプの改良、液晶パネルを均一に照明するためのインテグレータレンズの改良、あるいは、偏光方向をそろえて光の利用効率を向上するための偏光変換光学系の改良等が進められている。
そのような状況にあって、投影画像の照度を向上させる有力な手段として、光源に超高圧水銀ランプ等の高輝度ランプを用いるのが一般的となっている。このような高輝度ランプに対しては、レンズ、偏光子等の光学素子の耐熱性を高める必要性があることから、特に、偏光子においては、光透過性材料の基板上に多数の金属細線を固定した金属グリッド型偏光子が開発されている。

ここで図５は、このような金属グリッド型偏光子を説明するための図である。図５に示した金属グリッド型偏光子２００は、光透過性材料からなる基板２０１と、この基板２０１上に固定された金属細線の金属グリッド２０２とを有している。幅１００ｎｍ程度の金属グリッド２０２は、１００ｎｍ程度の間隔で平行に多数設けられている。金属グリッド型偏光子２００は、通常、蒸着法又はスパッタ法により、基板２０１上にアルミニウム等の金属層を形成し、これにエッチング処理を施すことによって、多数の金属グリッド２０２が一定の間隔を設けて平行に並んだ凸部を形成する方法により調製される。また、基板２０１上に形成された金属細線による凸部の間を、基板２０１と同程度の屈折率を有する材料を用いて固める方法も報告されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特表２００３−５０２７０８号公報（第１９−２０頁、図４） 特開平１０−１５３７０６号公報（第４頁、図１）

ところで、金属グリッド型偏光子に関して金属グリッドを形成するという観点から見ると、予め基体の表面に多数の直線状の溝を形成しておき、この溝に金属を充填することにより、金属グリッドを簡易に作製することが可能である。その際、溝を表面に有する基体は、例えば、材料として有機樹脂を用い、加熱して軟化させた状態で金型を押し付ける方法等により容易に形成することができる。また、溝の中への金属の充填は、例えば、溝を有する基体上に金属層を形成し、溝に充填された金属層だけを残し、それ以外の金属層の部分を研磨等によって除去する方法で行うことができる。
しかしながら、基体として有機樹脂を用いた場合には、強い光を長期間に亘って照射した際に、一般的に、有機樹脂が黄色に変色する所謂「黄変」が生じ、偏光子の光透過率が低下するといった現象が生じる。特に、使用する光が短波長光（青色光）において光透過率の低下が著しい。そのために、かかる偏光子を用いた投射型液晶表示装置では、投影画像の照度の低下や色再現性の悪化等といった不都合が生じるという問題があった。
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡易に製造することができるとともに、長期間に亘る光照射を行っても光透過率の低下を抑制することができる偏光子を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明の偏光子は、基板と、基板の表面に形成された有機樹脂層と、有機樹脂層に支持され、所定の厚さおよび幅を有するとともに、互いに平行で等間隔に形成された多数の直線状の金属層とを有することを特徴としている。これによって、偏光子を簡易に製造することができるとともに、長期間に亘る光照射を行っても光透過率の低下を抑制することができる。
ここで、有機樹脂層は、金属層と基板との間に形成すれば、光の透過によって「黄変」が生じる有機樹脂は殆ど存在しないので、光透過率の低下を抑制する効果が大きい。また、有機樹脂層は溝部を有し、金属層はこの溝部に支持されるように構成すれば、光の透過によって「黄変」が生じる有機樹脂の量は少ないので、光透過率の低下は一定の範囲に止めることができる効果がある。
さらに、有機樹脂層は、金属層が形成された領域における厚さが金属層の厚さ以下とすれば、金属層と基板との付着強度を高めることができる。また、金属層をアルミニウム、アルミニウム合金、銀又は銀合金で形成すれば、研磨等による除去が容易となる。
加えて、基板は、有機樹脂層と金属層とが形成された面とは反対側の面に反射防止膜を有することを特徴とすることもできる。

また、本発明は偏光子の製造方法として捉えることもでき、本発明の偏光子の製造方法は、所定の深さおよび幅を有する多数の直線状の溝部が互いに平行で等間隔に形成された面を備えた基体の表面上に、溝部を充填するとともに所定の厚さを有する金属層を形成する金属層形成工程と、溝部以外の金属層を除去する金属層除去工程とを有することを特徴としている。これによって、簡易に製造することができるとともに、長期間に亘る光照射を行っても光透過率の低下を抑制することができる偏光子を提供できる。
ここで、基体における溝部と溝部との間の領域の一部を除去する基体除去工程をさらに有することを特徴とすることもできる。これによって、光透過率の低下の原因となる「黄変」が生じる有機樹脂は殆ど存在しない偏光子を簡易に製造することができる。

また、金属層形成工程において、アルミニウム、アルミニウム合金、銀又は銀合金からなる金属層を形成すれば、研磨等による除去が容易となる。これらの金属は、導電性が高いので、偏光子はより良好な偏光特性を有することができる。
さらに、基体の少なくとも溝部が形成された面側には有機樹脂層が形成され、基体除去工程で酸素プラズマによって溝部と溝部との間の領域の一部を除去すれば、溝部と溝部との間の基体を効率よく除去することができる。
特に、基体は、有機樹脂層が無機物質基板の上に形成された構成とすれば、「黄変」が生じる有機樹脂の量を減らす構成を採ることができる。加えて、無機物質基板は、「黄変」が生じ難いガラスで構成することを特徴とすることもできる。
また、基体は、有機樹脂層の溝部における厚さが溝部の深さ以下であることを特徴とすれば、金属層と基板との付着強度を高めることができる。

さらに、本発明は投射型液晶表示装置として捉えることもでき、本発明の投射型液晶表示装置は、光源と、光源からの光を偏光分離する偏光子と、偏光子により偏光された光を透過または反射する液晶表示素子と、液晶表示素子を透過または反射した光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えており、偏光子は、基板と、基板の表面に形成された有機樹脂層と、有機樹脂層に支持され、所定の厚さおよび幅を有するとともに、互いに平行で等間隔に形成された多数の直線状の金属層とを有することを特徴としている。これによって、長期間に亘る光照射を行っても照度の低下や色再現性の悪化等の発生が抑制された高品質の投影画像を得ることが可能となる。ここで、偏光子は、有機樹脂層が金属層と基板との間に形成されれば、光の透過によって「黄変」が生じる有機樹脂は殆ど存在しないので、高品質の投影画像を得る効果が大きい。

本発明の効果として、簡易に製造することができるとともに、長期間に亘る光照射を行っても光透過率の低下を抑制することができる偏光子を提供することが可能となった。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は、本実施の形態が適用される透過方式の投射型液晶表示装置を説明する図である。図１に示した透過方式の投射型液晶表示装置である３板式液晶プロジェクタ１は、光源である白色光源３０、白色光源３０から出射される白色光の一様化を図るインテグレータレンズ２１，２２、白色光をＳ偏光、Ｐ偏光に分離する偏光変換素子１０、白色光を波長の異なる光に分離するダイクロイックミラー５１，５２、一方向の偏光成分のみを通過させる金属グリッド偏光子３１，３２，３３、波長の異なる光をそれぞれ透過する透過型液晶表示素子６１，６２，６３、分離された光を合成するダイクロイックプリズム４５、ダイクロイックプリズム４５によって合成された光をスクリーン８０上に結像させる投影光学系である投射レンズ７０を備えている。さらに、光学部品としての、ミラー４１，４２，４３，４４、リレーレンズ２３，２４、コンデンサレンズ２５，２６，２７を有している。また、白色光源３０は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプと高輝度ランプからの光を集光するリフレクタ（楕円鏡）とから構成されている。

本実施の形態の３板式液晶プロジェクタ１では、白色光源３０から白色光源３０に備えられたリフレクタにより略平行光に変換された白色光が出射される。出射された白色光は、インテグレータレンズ２１に入射する。インテグレータレンズ２１は、入射した白色光をマトリックス状に配置された複数のレンズセルで複数の光束に分割して、効率よくインテグレータレンズ２２と偏光変換素子１０を通過するように導く。インテグレータレンズ２１と同様に、マトリックス状に配置された複数のレンズセルを持つインテグレータレンズ２２は、構成するレンズセルそれぞれが対応するインテグレータレンズ２１のレンズセルの形状を透過型液晶表示素子６１，６２，６３側に投影する。このとき、偏光変換素子１０はインテグレータレンズ２２からの光束を所定の偏光方向に揃える。そして、これらインテグレータレンズ２１の各レンズセルの投影像をリレーレンズ２３，２４、コンデンサレンズ２５，２６，２７により、金属グリッド偏光子３１，３２，３３を通して各透過型液晶表示素子６１，６２，６３上に重ね合わせる。ここで、偏光変換素子１０は、自然偏光を有する光を所定の直線偏光の光に変換するものであるが、異なる偏光の光が１０％以上含まれている。そこで、金属グリッド偏光子３１，３２，３３は、この不要な偏光の光を除去し、高品質な偏光を得るために用いている。
また、かかる過程では、ダイクロイックミラー５１，５２により、白色光源３０より出射された白色光は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に分離され、それぞれ対応する透過型液晶表示素子６１，６２，６３に照射される。なお、ここではダイクロイックミラー５１は緑青反射赤透過特性を有し、ダイクロイックミラー５２は緑反射青透過特性を有している。

そして、透過型液晶表示素子６１，６２，６３上の画像は、ダイクロイックプリズム４５によって色合成され、さらに、投射レンズ７０によってスクリ−ン８０上へと投射され、大画面映像を得ることができる。
なお、リレーレンズ２３，２４は、透過型液晶表示素子６２，６３に対して、透過型液晶表示素子６１の白色光源３０から液晶表示素子面までの光路長が長くなっていることを補うものである。また、コンデンサレンズ２５，２６，２７はそれぞれ透過型液晶表示素子６１，６２，６３を通過した後の光線の広がりを押さえ、投射レンズ７０によって効率のよい投射を実現している。

次に、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３について説明する。金属グリッド偏光子３１，３２，３３では光透過性の基板１１の表面上に、金属層としての多数の微細な金属グリッド１３が平行に形成されているが、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３は、図２に示したように、ガラス等の無機物質からなる基板１１の表面に、有機樹脂層１２を介して金属グリッド１３が支持された構成を有している点を特徴としている。かかる構成の金属グリッド偏光子３１，３２，３３は、簡易に製造することが可能であり、かつ長期間に亘る光照射によっても光透過率の低下を抑制することができる点において優れている。

ここで、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３の製造方法について述べる。図３は、金属グリッド偏光子３１，３２，３３の製造方法を説明する図である。金属グリッド１３（図２参照）が形成される基板１１としては、例えば厚さ０．６ｍｍのガラス等の無機物質からなる薄板材が用いられ、基板１１の一方の表面にはＴａ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２を２層積層した反射防止膜１４が形成されている。そして、まず第１の工程として、図３（ａ）に示したように、基板１１の反射防止膜１４が形成されている表面とは異なる他方の表面に、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の有機樹脂を用いて有機樹脂層１２を形成する。さらに、この有機樹脂層１２に金型を押し当て、幅１００ｎｍ、深さ１００ｎｍの溝１５を１７０ｎｍの周期で等間隔に形成する。ここで、溝１５の深さは、次の工程で充填される金属膜（金属層）が光を透過しないように、５０ｎｍ以上で形成するのが好ましい。なお、基板１１と有機樹脂層１２とを併せて、基体という。
第２の工程では、図３（ｂ）に示したように、溝１５が形成された有機樹脂層１２の上に、金属膜としてスパッタ法によって１２０ｎｍの厚さのアルミニウム（Ａｌ）層１６を被着する。このＡｌ層１６を被着した状態では、Ａｌ層１６表面は、溝１５が形成された有機樹脂層１２の凹凸に倣った形状を呈している。
なお、有機樹脂層１２の上に被着する金属膜は、アルミニウムの他、アルミニウム合金、銀、銀合金等でも形成することができる。かかる金属は硬度が小さいので、次の第３の工程において研磨が容易となる。

そして、第３の工程では、有機樹脂層１２の凹凸に倣った形状を呈しているＡｌ層１６表面を、コロイダルシリカを用いた機械化学研磨法により研磨する。これによって、図３（ｃ）に示したように、Ａｌ層１６の凸部を除去し、溝１５の部分を除く有機樹脂層１２の表面が現れた平滑な面を形成する。すなわち、この段階では、Ａｌ層１６は有機樹脂層１２の溝１５に埋め込まれたＡｌだけが残った金属グリッド構造が形成され、金属層である金属グリッド１３（図２参照）となるアルミニウム（Ａｌ）パターン１７相互間には有機樹脂層１２が存在する状態となっている。
第４の工程では、Ａｌが有機樹脂層１２の溝１５に埋め込まれた金属グリッド構造に対し、酸素プラズマを照射する。そうすると、酸素プラズマに曝されたＡｌパターン１７の間の有機樹脂層１２が酸化されて除去され、図３（ｄ）に示したように、Ａｌパターン１７の間に存在していた有機樹脂層１２はほぼ消失する。ここでは、酸素プラズマを用いることによって、効率よく有機樹脂層１２を除去することができる。
このようにして、基板１１の表面上に多数の微細な金属グリッド１３（Ａｌパターン１７）を形成することができる。

なお、有機樹脂層１２における溝１５部の厚さ（溝１５の底部と基板１１との間の距離：ｇ）が厚い場合には、第４の工程で酸素プラズマを照射した際に、Ａｌパターン１７の下部の有機樹脂層１２の側面が酸素プラズマによって酸化されて、Ａｌパターン１７を支持する有機樹脂層１２の幅が狭くなるため、Ａｌパターン１７と基板１１との付着強度が低下する。これを回避するため、有機樹脂層１２における溝１５部の厚さｇは極力小さく構成するのが望ましく、概ねＡｌ層１６の厚さ以下に構成することが必要である。

ところで、第４の工程において酸素プラズマを照射した場合、Ａｌパターン１７の表面および側面も酸化されるが、第４の工程で行う有機樹脂層１２を除去する程度の照射時間では、Ａｌパターン１７の酸化はＡｌの表面近傍に留まるため、Ａｌパターン１７の導体としての機能が損なわれることはない。その逆に、Ａｌパターン１７の表面に形成される酸化膜がＡｌパターン１７に対する透明な保護膜となって、強度が高まるという利点が生じる。

また、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３では、第４の工程において酸素プラズマを照射して、Ａｌパターン１７相互間の有機樹脂層１２を除去したが、第４の工程を行わず、Ａｌパターン１７相互間の有機樹脂層１２を残した構成とすることも可能である。
Ａｌパターン１７相互間の有機樹脂層１２を残すことによって、光を長期間に亘って照射した際に、この有機樹脂層１２において有機樹脂が黄色に変色する所謂「黄変」を生じる可能性はある。しかしながら、有機樹脂層１２は「黄変」を生じ難い無機物質からなる基板１１上に薄く形成されただけなので、有機樹脂層１２が「黄変」を生じても、有機樹脂層１２における有機樹脂の量は少なく、有機樹脂層１２における光透過率の低下は一定の範囲に止めることができる。したがって、このように構成することによっても、光透過率の低下を抑制する効果を得ることが可能である。特に、第１の工程において基板１１に形成する有機樹脂層１２の厚みを極力薄くすることで、光透過率の低下を充分に抑えることができる。

ここで、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３に関する性能評価を行った。具体的には、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３を３板式液晶プロジェクタ１の青色光３２の光路中に取り付け、２０００時間の照射実験を行った。その結果、光のエレルギーの高い青色光３２においても金属グリッド偏光子３１，３２，３３の「黄変」は見られないため光透過率の低下は抑制され、スクリーン８０に投影される画像においても、照度の低下や色再現性の悪化等といった画像品質の不具合は生じなかった。

以上説明したように、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３では、無機物質からなる基板１１の表面に有機樹脂層１２を被着し、この有機樹脂層１２に溝１５を形成して、溝１５に金属を充填するだけで金属グリッド１３を形成することができるので、簡易に金属グリッド偏光子３１，３２，３３を製造することができる。このため、量産化が容易で、製造コストを抑えることが可能となる。
また、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３は、特に「黄変」が生し難いガラス等の無機物質の基板１１に有機樹脂層１２を形成し、有機樹脂層１２は金属グリッド１３を支持するためにのみ用いられるように構成しているので、金属グリッド偏光子３１，３２，３３の光が透過される領域においては、有機樹脂の量は極めて少ないか、または全く存在させずに構成できる。その結果、光の照射を長期間に亘って受けることによる「黄変」が生じる有機樹脂は殆ど存在しないので、金属グリッド偏光子３１，３２，３３における光透過率の低下を抑制することができる。
そのため、本実施の形態の金属グリッド偏光子３１，３２，３３を３板式液晶プロジェクタ１のような投射型液晶表示装置に適用することによって、長期間に亘る光照射を行っても照度の低下や色再現性の悪化等の発生が抑制された高品質の投影画像を得ることが可能となる。さらには、３板式液晶プロジェクタ１を安価に製造できるという利点もある。

[実施の形態２]
実施の形態１では、透過方式の投射型液晶表示装置である３板式液晶プロジェクタ１について説明した。実施の形態２では、反射方式の投射型液晶表示装置である液晶プロジェクタ２について説明する。尚、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

図４は、本実施の形態が適用される反射方式の投射型液晶表示装置を説明する図である。図４に示した反射方式の投射型液晶表示装置である液晶プロジェクタ２は、光源である白色光源３０、白色光源３０から出射される白色光をＳ偏光に変換する偏光変換素子９０、白色光を波長の異なる光に分離するダイクロイックミラー５３、波長の異なる３つの光をそれぞれ反射する３つの反射型液晶表示素子６４，６５，６６、一方向の偏光成分のみを通過させる金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６、偏光方向を９０°回転させる偏光回転素子９２，９４，９７，９８、それぞれの光の偏光成分を選択的に透過・反射する偏光ビームスプリッタ１０１，１０２，１０３、合成された光をスクリーン８０上に結像させる投影光学系である投射レンズ７０を備えている。

白色光源３０からは、白色光源３０に備えられたリフレクタ（楕円鏡）により略平行光に変換された白色光が出射される。白色光は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなり、偏光変換素子９０によりＳ偏光へと変換される。
緑反射赤青透過特性を有するダイクロイックミラー５３に入射したＲのＳ偏光、ＢのＳ偏光は、ダイクロイックミラー５３のダイクロイック面を透過した後、金属グリッド偏光子９１を透過しＰ偏光成分がほぼ完全にカットされ、ＲのＳ偏光、ＢのＳ偏光となる。なお、この位置に金属グリッド偏光子９１を配置する理由は、偏光変換素子９０による偏光の整流化が充分ではなく、偏光変換素子９０を通過した時点での入射光には一部Ｐ偏光が含まれ、画像のコントラストを劣化させるため、金属グリッド偏光子９１により偏光を揃えることでより高い画像のコントラストが得られることにある。ＲのＳ偏光とＢのＳ偏光とはＢ光の偏光を回転させる偏光回転素子９２に入射し、ＲのＳ偏光は変化せず、ＢのＳ偏光は偏光が回転してＢのＰ偏光となる。

第１のプリズムに相当する偏光ビームスプリッタ１０１に入射したＲのＳ偏光はスプリッタ面である誘電体多層膜１０１ａにより反射され、ＲのＳ偏光として反射型液晶表示素子６４に入射する。ここで、反射型液晶表示素子６４によって明るく表示させる光は、ＲのＰ偏光として反射され、暗く表示させる光はＲのＳ偏光のまま反射される。明るく表示させる光であるＲのＰ偏光は、再び偏光ビームスプリッタ１０１に入射し、今度はＰ偏光であるためスプリッタ面１０１ａを透過する。

一方、Ｂの偏光を回転させる偏光回転素子９２を透過したＢのＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０１に入射し、スプリッタ面である誘電体多層膜１０１ａを透過してＢのＰ偏光としてＢの反射型液晶表示素子６５に入射する。ここでＢの反射型液晶表示素子６５により、明るく表示させる光は、ＢのＳ偏光として反射され、暗く表示させる光はＢのＰ偏光のまま反射される。明るく表示させる光であるＢのＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０１に再度入射し、今度はＳ偏光であるため、スプリッタ面である誘電体多層膜１０１ａにより反射され、ＢのＳ偏光となってＲのＰ偏光と合成される。

偏光ビームスプリッタ１０１によって合成されたＲのＰ偏光とＢのＳ偏光とは、Ｂ光の偏光を回転させる偏光回転素子９４に入射し、ＲのＰ偏光は変化せずにＲのＰ偏光となり、ＢのＳ偏光は偏光が回転してＢのＰ偏光となる。Ｒ、Ｂ共にＰ偏光となった光は、次にＰ偏光を通過させるように配置された金属グリッド偏光子９３に入射して、不要なＳ偏光の迷光がカットされ、高いコントラストを持つＲのＰ偏光およびＢのＰ偏光となる。
ＲのＰ偏光とＢのＰ偏光とは第２のプリズムに相当する偏光ビームスプリッタ１０２に入射し、スプリッタ面１０２ａを透過し、ＲのＰ偏光およびＢのＰ偏光となる。

また、Ｇの光については、白色光源３０より出射したＧの光は、偏光変換素子９０によりＧのＳ偏光に変換された後、緑反射赤青透過特性を有するダイクロイックミラー５３により反射され、ＧのＳ偏光となって金属グリッド偏光子９５に入射する。
ダイクロイックミラー５３により反射されたＧのＳ偏光が金属グリッド偏光子９５に入射すると、Ｐ偏光成分がほぼ完全にカットされ、ＧのＳ偏光となり、第３のプリズムに相当する偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。
偏光ビームスプリッタ１０３に入射したＧのＳ偏光は、スプリッタ面である誘電体多層膜１０３ａにより反射されＧのＳ偏光となり、Ｇの反射型液晶表示素子６６に入射する。ここで明るく表示させる光はＧのＰ偏光として反射され、再び偏光ビームスプリッタ１０３に入射し、今度はＰ偏光であるため、スプリッタ面である誘電体多層膜１０３ａを透過する。

ここで、ＧのＰ偏光は、Ｐ偏光を透過させるように配置された金属グリッド偏光子９６を透過した後、偏光回転素子９７に入射して偏光が回転され、ＧのＳ偏光となる。
ＧのＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０２に入射し、スプリッタ面１０２ａで反射され、ＲのＰ偏光およびＢのＰ偏光と合成される。
そして、ＲのＰ偏光、ＧのＳ偏光およびＢのＰ偏光は、Ｒ光とＢ光の偏光を回転させる偏光回転素子９８に入射し、ＧのＳ偏光は変化せず、ＲのＰ偏光とＢのＰ偏光とは偏光が回転し、ＲのＳ偏光とＢのＳ偏光とになる。したがって、偏光ビームスプリッタ１０２によって合成された映像光はＲ、Ｇ、Ｂ全てＳ偏光の成分を持ち、投写レンズ７０によってスクリーン８０に拡大投写される。投写レンズ７０から出射する偏光面を全て同一のＳ偏光とすることにより、偏光スクリーンへの対応や、所定の偏光方向の光の入射が指定されている背面投写型スクリーンへの対応が可能である。

ここで、本実施の形態の金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６においても、実施の形態１の金属グリッド偏光子３１，３２，３３と同様の方法で製造され、ガラス等の無機物質からなる基板１１の表面に、有機樹脂層１２を介して金属層としての金属グリッド１３が支持された構成を有している点を特徴としている。
このように、本実施の形態の金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６でも、無機物質からなる基板１１の表面に有機樹脂層１２を被着し、この有機樹脂層１２に溝１５を形成して、溝１５に金属を充填するだけで金属グリッド１３を形成することができるので、簡易に金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６を製造することができる。このため、量産化が容易で、製造コストを抑えることが可能となる。
また、本実施の形態の金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６でも、特に「黄変」が生し難いガラス等の無機物質の基板１１に有機樹脂層１２を形成し、有機樹脂層１２は金属グリッド１３を支持するためにのみ用いられるように構成しているので、金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６の光が透過される領域においては、有機樹脂の量は極めて少ないか、または全く存在させずに構成できる。その結果、光の照射を長期間に亘って受けることによる「黄変」が生じる有機樹脂は殆ど存在しないので、金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６における光透過率の低下を抑制することができる。

特に、反射方式の投射型液晶表示装置である液晶プロジェクタ２は、白色光源３０から投射レンズ７０までに至る光路中において、光が多くの光学素子を透過し、また反射される構成を有しているため、光の強度低下が生じ易い。しかしながら、液晶プロジェクタ２において光透過率の低下を抑制することができる本実施の形態の金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６を用いることによって、金属グリッド偏光子９１，９３，９５，９６における光透過率の低下を抑制することができるので、スクリーン８０に投影される画像における照度の低下や色再現性の悪化等といった画像品質の不具合の発生を最小限に抑えることが可能となる。

本発明の活用例として、光伝送装置、光増幅装置等の各種光学装置、さらには透過方式または反射方式の投射型液晶表示装置等がある。

透過方式の投射型液晶表示装置を説明する図である。 偏光子の構造を説明する断面図である。 偏光子の製造方法を説明する図である。 反射方式の投射型液晶表示装置を説明する図である。 従来の金属グリッド型偏光子を説明するための図である。

符号の説明

１０,９０…偏光変換素子、１１…基板、１２…有機樹脂層、１３…金属グリッド、１４…反射防止膜、１５…溝、１６…アルミニウム（Ａｌ）膜、１７…アルミニウム（Ａｌ）パターン、２１,２２…インテグレータレンズ、２３,２４…リレーレンズ、２５,２６,２７…コンデンサレンズ、３０…白色光源、３１,３２,３３,９１,９３,９５,９６…金属グリッド偏光子、４１,４２,４３,４４…ミラー、４５…ダイクロイックプリズム、５１,５２,５３…ダイクロイックミラー、６１,６２,６３…透過型液晶表示素子、６４,６５,６６…反射型液晶表示素子、７０…投射レンズ、８０…スクリーン、９２,９４,９７,９８…偏光回転素子、１０１,１０２,１０３…偏光ビームスプリッタ

Claims (15)

1. 基板と、
   前記基板の表面に形成された有機樹脂層と、
   前記有機樹脂層に支持され、所定の厚さおよび幅を有するとともに、互いに平行で等間隔に形成された多数の直線状の金属層と
   を有することを特徴とする偏光子。
2. 前記有機樹脂層は、前記金属層と前記基板との間に形成されたことを特徴とする請求項１記載の偏光子。
3. 前記有機樹脂層は溝部を有し、前記金属層は当該溝部に支持されたことを特徴とする請求項１記載の偏光子。
4. 前記有機樹脂層は、前記金属層が形成された領域における厚さが当該金属層の厚さ以下であることを特徴とする請求項１記載の偏光子。
5. 前記金属層は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀又は銀合金で形成されたことを特徴とする請求項１記載の偏光子。
6. 前記基板は、前記有機樹脂層と前記金属層とが形成された面とは反対側の面に反射防止膜を有することを特徴とする請求項１記載の偏光子。
7. 所定の深さおよび幅を有する多数の直線状の溝部が互いに平行で等間隔に形成された面を備えた基体の表面上に、当該溝部を充填するとともに所定の厚さを有する金属層を形成する金属層形成工程と、
   前記溝部以外の前記金属層を除去する金属層除去工程と
   を有することを特徴とする偏光子の製造方法。
8. 前記基体における前記溝部と溝部との間の領域の一部を除去する基体除去工程をさらに有することを特徴とする請求項７記載の偏光子の製造方法。
9. 前記金属層形成工程は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀又は銀合金からなる金属層を形成することを特徴とする請求項７記載の偏光子の製造方法。
10. 前記基体の少なくとも前記溝部が形成された面側には有機樹脂層が形成され、前記基体除去工程は酸素プラズマによって前記溝部と溝部との間の領域の一部を除去することを特徴とする請求項８記載の偏光子の製造方法。
11. 前記基体は、前記有機樹脂層が無機物質基板の上に形成されたことを特徴とする請求項１０記載の偏光子の製造方法。
12. 前記無機物質基板は、ガラスであることを特徴とする請求項１１記載の偏光子の製造方法。
13. 前記基体は、前記有機樹脂層の前記溝部における厚さが当該溝部の深さ以下であることを特徴とする請求項１０記載の偏光子の製造方法。
14. 光源と、
    前記光源からの光を偏光分離する偏光子と、
    前記偏光子により偏光された光を透過または反射する液晶表示素子と、
    前記液晶表示素子を透過または反射した光をスクリーンに投射する投射光学系とを備え、
    前記偏光子は、
    基板と、
    前記基板の表面に形成された有機樹脂層と、
    前記有機樹脂層に支持され、所定の厚さおよび幅を有するとともに、互いに平行で等間隔に形成された多数の直線状の金属層とを有することを特徴とする投射型液晶表示装置。
15. 前記偏光子は、前記有機樹脂層が前記金属層と前記基板との間に形成されたことを特徴とする請求項１４記載の投射型液晶表示装置。

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