JP2005172955A - 偏光子、偏光子の製造方法及び投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐熱性に優れた偏光変換素子と、その簡便な製造方法と、このような偏光変換素子を備えた投射型液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】 厚さ０．１ｍｍ〜２ｍｍで、一辺が１０ｍｍ〜１００ｍｍの長方形のガラス製の基板１１の表面に、溝幅（Ｗ）５０ｎｍ〜２００ｎｍ、溝深さ（Ｈ）３０ｎｍ〜１２０ｎｍの線状の形状を有し、溝ピッチ（Ｐ）６０ｎｍ〜２５０ｎｍの間隔で、互いに平行且つ等間隔で、矩形の溝部１４が設けられ、この溝部１４の片側側面及び溝部１４の底部１４１の一部がアルミニウムからなる金属層１３により被覆され、底部１４１にアルミニウムにより被覆されない部分１４２が残されることにより、極めて狭いスリットを有する高性能の金属グリッド偏光子１００を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、偏光子等に関し、より詳しくは、耐熱性に優れた偏光子等に関する。

近年、高度情報化社会を背景として、スクリーンに拡大投影する装置として従来利用されてきた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）に代わり、電子データを直接投影する投射型液晶表示装置が利用されている。投射型液晶表示装置は、投影画像の照度が向上し、明るい室内でも投影が可能である。特に、明るく高精細な画像を表示するために、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。
なかでも、投影画像の照度を向上させるために超高圧水銀ランプ等の高輝度ランプが用いられることから、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。特に、偏光子としては、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偏光子が開発されている。

図５は、このような金属グリッド偏光子を説明する図である。図５に示した金属グリッド偏光子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、基板上に形成された金属細線による凸部の間を、基板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（特許文献１及び特許文献２参照）。

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

ところで、このような金属グリッド偏光子を特許文献１に記載された方法により作製する場合は、支持体である基板上に金属細線の金属グリッドを形成する必要がある。このため、製造コストが高く、また、大量に生産できない問題がある。また、特許文献２に記載された金属グリッド偏光子のように、基板上に形成された金属細線による凸部の間を、基板と同程度の屈折率を有する材料を用いて固めた構造の偏光子を、高温下において長時間使用すると、金属グリッドと基板とが剥離するおそれが有り、信頼性の点で問題がある。
このような問題を解決するために、例えば、適当なモールドを用いて、予め表面に多数の直線状の溝を有する樹脂製の基板を形成し、この多数の溝に金属を充填する方法により、金属グリッドを簡易に作製することが可能である。
しかし、多数の直線状の溝を有する樹脂製の基板をモールドを用いて形成する場合、溝と溝との間隔を１００ｎｍ程度よりも狭くすることが困難であり、偏光子の性能を向上させるには限界があるという問題がある。

本発明は、このように、投射型液晶表示装置に使用される金属グリッド偏光子を開発する際に浮き彫りになった問題を解決すべくなされたものである。
即ち本発明の目的は、耐熱性に優れた偏光子を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、耐熱性に優れた偏光子の製造方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、耐熱性に優れた偏光子を備えた投射型液晶表示装置を提供することにある。

かかる課題を解決すべく、本発明の偏光子は、基板面に形成された、互いに平行な複数の矩形状の溝部と、溝部の片側側面及び溝部の底部の一部を被覆する金属層とを有することを特徴としている。これにより、溝部の底部に金属材料等の遮光物質により被覆されない部分が形成され、従来の金属グリッド偏光子のスリット幅と比較して、極めて狭いスリットを有する高性能の金属グリッド偏光子を得ることができる。
ここで、基板は、光透過性樹脂又はガラスから形成されることが好ましく、金属層は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀又は銀合金からなることが好ましい。
また、溝部は、溝幅５０ｎｍ〜２００ｎｍであり、溝深さ３０ｎｍ〜１２０ｎｍであり、溝ピッチ６０ｎｍ〜２５０ｎｍであることが好ましい。
さらに、基板は、溝部が形成された面とは反対側の面に反射防止膜をさらに有することを特徴とすることもできる。

また、本発明の偏光子は、基板上に、所定の高さ及び幅を有し、互いに等間隔で平行に配置された多数の直線状の凸部と、隣接する凸部の間にそれぞれ形成された溝部と、凸部の片側側面及び溝部の底部の一部を被覆する金属層と、を有することを特徴とすることもできる。ここで、凸部の上面の少なくとも一部を被覆する金属層をさらに有することを特徴とすれば、金属グリッド偏光子のスリット幅を容易に調整することができる。さらに、金属層の表面に形成される酸化層を有することが好ましい。

次に、本発明は、偏光子の製造方法として捉えることもできる。即ち、本発明の偏光子の製造方法は、互いに平行な複数の矩形状の溝部を備える基板を形成する基板形成工程と、溝部の片側側面及び溝部の底部の一部を被覆する金属層を形成する金属層形成工程と、を有することを特徴としている。ここで、金属層形成工程は、溝部に遮光物質により被覆されない部分が残るように、基板の上面の所定の角度を有する方向から遮光物質を蒸着させることを特徴とすれば、簡易な方法により、金属グリッド偏光子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。

さらに、本発明は、投射型液晶表示装置として捉えることができる。即ち、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、基板面に形成された、互いに平行な複数の矩形状の溝部と、溝部の片側側面及び溝部の底部の一部を被覆する金属層と、を有することを特徴としている。これにより、長期間に亘る光照射を行っても、照度の低下等が抑制された高品質な投影画像を得ることができる。

かくして本発明によれば、耐熱性に優れた偏光子が得られる。

以下、図面に基づき、本発明を実施するための最良の形態（以下、発明の実施の形態という）について詳述する。
図１は、本実施の形態の金属グリッド偏光子を説明する図である。図１（ａ）は、金属グリッド偏光子１００の全体図であり、図１（ｂ）は、金属グリッド偏光子１００の凸部１２の拡大図である。図１（ａ）に示した金属グリッド偏光子１００は、上部に多数の凸部１２が形成された基板１１からなり、これらの凸部１２のそれぞれの上面及び片側側面には、遮光性物質からなる金属層１３が形成されている。凸部１２は、通常、高さ（Ｈ）３０ｎｍ〜１２０ｎｍを有する。互いに隣接する凸部との間に設けられる溝部１４は、通常、溝幅（Ｗ_０）５０ｎｍ〜２００ｎｍである。また、多数の凸部１２は、通常、溝部１４が溝ピッチ（Ｐ）６０ｎｍ〜２５０ｎｍの間隔になるように、互いに平行に等間隔で設けられている。
基板１１の厚さは、通常、０．１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは、０．７ｍｍ〜１．１ｍｍである。基板１１の形状及び外形寸法は、使用される態様に応じて適宜選択され、特に限定されないが、通常、一辺が１０ｍｍ〜１００ｍｍの長方形又は正方形、直径が５ｍｍ〜１００ｍｍの円形又は楕円形等が挙げられる。

図１（ｂ）に示すように、金属グリッド偏光子１００の凸部１２は、溝部１４の底部１４１の一部に、遮光物質により被覆されない部分１４２が残るように、凸部上面１２１及び凸部側面ａ１２２が金属層１３により覆われている。また、凸部１２は、凸部側面ａ１２２の反対側の側面に、金属層が形成されない凸部側面ｂ１２３を有している。このような遮光物質により被覆されない部分１４２の幅（Ｗ_１）は、通常、１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、従来の金属グリッド偏光子のスリット幅と比較して、極めて狭いスリットを形成し、金属グリッド偏光子１００の性能を高めることができる。

基板１１を形成する材料は、光透過性材料であれば特に限定されず、例えば、無機材料としては青板ガラス、白板ガラス、サファイアガラス等のガラスが挙げられる。また、有機材料としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、フェノール樹脂、ノルボルネン系非晶質ポリオレフィン樹脂等の光透過性樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネート系樹脂、ノルボルネン系非晶質ポリオレフィン樹脂、ポリイミド等が、耐熱性が良好なので好ましい。また、ポリカーボネート系樹脂は、光の透過性が高いので好ましい。

基板１１の上部に形成された凸部１２の上面及び片側側面に形成される金属層１３を構成する遮光性物質は、光を遮る物質であれば特に限定されないが、通常、金属、半導体材料等が挙げられる。これらの中でも、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金等は、屈折率が大きく、光の吸収が大きいので特に好ましい。特に、アルミニウムは、熱伝導率が大きいことから、遮光性物質としてアルミニウムを用いた金属グリッド偏光子１００は、耐熱性に優れ、例えば、４００℃で１時間放置後、外見上・性能上の変化が見られない。また、このような金属グリッド偏光子１００を、後述するように３板式液晶プロジェクタ１（図３参照）に組み込んだ場合、金属グリッド偏光子１００は、およそ１５０〜２００℃程度の温度雰囲気下に置かれるので、通常の耐熱性樹脂を使用した場合よりも耐熱性に優れている。
また、遮光性物質として金属を使用する場合は、金属表面に自己保護膜として酸化層を形成することが好ましい。このような酸化層を形成する化合物としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム等が挙げられる。酸化層は、屈折率及び厚さを成膜条件により調整し、所望の波長範囲において反射率を低減するように形成される。

尚、本実施の形態の金属グリッド偏光子１００は、基板１１の凸部１２が形成された面とは反対側の面に、反射防止膜を設けることが好ましい。反射防止膜を形成する材料としては、通常、金属、金属酸化物及び金属フッ化物から選ばれる化合物が挙げられる。具体的には、金属としては、例えば、銀等が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。金属フッ化物としては、例えば、弗化マグネシウム等が挙げられる。反射防止膜は、単層又は多層であってもよい。反射防止膜の厚さ、多層である場合の各層の厚さは、層数、各層に用いる物質の屈折率等により適宜選択される。

次に、金属グリッド偏光子１００の製造方法について説明する。図２は、金属グリッド偏光子１００の製造方法を説明するための図である。図２（ａ）に示すように、光透過性材料を用いて、上部に多数の凸部１２及び所定の溝ピッチ（Ｐ）を有する溝部１４が設けられた基板１１を形成する。基板１１の材料として、例えば、ポリカーボネート等の耐熱性合成樹脂を用いる場合は、予め、所定の幅、高さを有し、所定の溝ピッチで、多数の直線状の凸部１２が等間隔で平行に並ぶようにプリフォーマットが形成された型（スタンパ）を使用し、射出成形法により、凸部１２を備えた一体の基板１１を大量に生産することができる。また、２Ｐ法によることも可能である。

次に、図２（ｂ）に示すように、このように形成された基板１１の凸部１２の上面及び片側側面を覆うように、金属層１３を形成する。金属層１３は、例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金等の金属を、基板１１の溝部１４が設けられた面に、真空蒸着法、スパッタ法等の気相法により成膜する。なかでも、真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法の場合は、溝部１４の底部１４１の一部に、金属により被覆されない部分１４２を残し、凸部１２の上面及び片側側面に金属層１３を形成するように、基板１１の中心Ｏを通る垂線ＯＮに対して所定の角度θを有する方向から金属粒子を蒸着させる。本実施の形態の製造方法によれば、凸部１２の上面及び片側側面に蒸着させる金属層の厚さを適宜調整することにより、金属により被覆されない部分１４２（幅Ｗ_１）を容易に調整することができる。このため、凸部１２又は溝部１４の幅を変更することなく、使用する光の波長に応じたスリット幅を有する金属グリッド偏光子１００を簡便な方法により製造することができる。
このように、本実施の形態の金属グリッド偏光子１００は、光透過性材料からなる基板１１の表面に形成された多数の凸部１２に、所定の角度θを有する方向から金属粒子を蒸着させ、隣接する凸部１２の間の溝部１４の底部１４１に、金属粒子により被覆されない幅の狭い部分１４２を残すように凸部１２の上面及び片側側面に金属層１３を形成することにより、簡易に金属グリッド偏光子１００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。

続いて、上述した本実施の形態の金属グリッド偏光子を使用した投射型液晶表示装置について説明する。
（実施の形態１）
図３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３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３１の一様化を図るインテグレータレンズ２１，２２、白色光３１をＳ偏光、Ｐ偏光に分離する偏光変換素子１０、白色光３１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３２，３３，３４、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。
本実施の形態の金属グリッド偏光子３２，３３，３４は、ガラス基板上に、高さ８０ｎｍの凸部が溝幅１００ｎｍの間隔で多数形成されている。また、凸部の上面及び片側側面は、Ａｌを基板に対し斜め方向から蒸着することにより金属層が形成されている。さらに、Ａｌを基板に対し斜め方向から蒸着することにより、隣接する凸部の間の溝部には、幅１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の金属により被覆されない部分が残され、極めて狭いスリットが形成されている。

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からリフレクタ（図示せず）により略平行光に変換された白色光３１が出射される。出射された白色光３１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３２，３３，３４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３２，３３，３４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色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（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。尚、リレーレンズ２３，２４は、透過型液晶表示素子６２，６３に対して、白色光源３０から透過型液晶表示素子６１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。

ここで、本実施の形態の金属グリッド偏光子３２，３３，３４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３２，３３，３４を３板式液晶プロジェクタ１の青色光（Ｂ）の光路中に取り付け、１，０００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（Ｂ）においても金属グリッド偏光子３２，３３，３４の損傷は見られず、耐熱性が良好である結果が得られた。また、スクリーン８０に投影される画像においても、照度の低下等といった画像品質の不具合は生じなかった。

（実施の形態２）
次に、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。
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３２，３３，３４と同様の方法で製造され、ガラス等の無機物質からなるガラス基板上に、所定の高さの凸部が所定の溝幅の間隔で互いに等間隔で平行に多数形成されている。また、凸部の上面及び片側側面は、Ａｌを基板に対し斜め方向から蒸着された金属層が形成され、さらに、隣接する凸部の間の溝部には、Ａｌ金属により被覆されない部分が残され、極めて狭いスリットが形成されている。

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、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（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である誘電体多層膜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。

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。

金属グリッド偏光子を説明するための図である。 金属グリッド偏光子の製造方法を説明するための図である。 透過方式の投射型液晶表示装置を説明するための図である。 反射方式の投射型液晶表示装置を説明するための図である。 従来の金属グリッド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…凸部、１３…金属層、１４…溝部、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…白色光、３２，３３，３４，９１，９３，９５，９６，１００，２００…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、１２１…凸部上面、１２２…凸部側面ａ、１２３…凸部側面ｂ、１４１…底部

Claims (11)

1. 基板面に形成された、互いに平行な複数の矩形状の溝部と、
   前記溝部の片側側面及び当該溝部の底部の一部を被覆する金属層と、
   を有することを特徴とする偏光子。
2. 前記基板は、光透過性樹脂又はガラスから形成されることを特徴とする請求項１記載の偏光子。
3. 前記金属層は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀又は銀合金からなることを特徴とする請求項１記載の偏光子。
4. 前記溝部は、溝幅５０ｎｍ〜２００ｎｍであり、溝深さ３０ｎｍ〜１２０ｎｍであり、溝ピッチ６０ｎｍ〜２５０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の偏光子。
5. 前記基板は、前記溝部が形成された面とは反対側の面に反射防止膜をさらに有することを特徴とする請求項１記載の偏光子。
6. 基板上に、所定の高さ及び幅を有し、互いに等間隔で平行に配置された多数の直線状の凸部と、
   隣接する前記凸部の間にそれぞれ形成された溝部と、
   前記凸部の片側側面及び前記溝部の底部の一部を被覆する金属層と、を有することを特徴とする偏光子。
7. 前記凸部の上面の少なくとも一部を被覆する金属層を有することを特徴とする請求項６記載の偏光子。
8. 前記金属層の表面に形成される酸化層をさらに有することを特徴とする請求項６記載の偏光子。
9. 互いに平行な複数の矩形状の溝部を備える基板を形成する基板形成工程と、
   前記基板形成工程により形成された前記溝部の片側側面及び当該溝部の底部の一部を被覆する金属層を形成する金属層形成工程と、を有することを特徴とする偏光子の製造方法。
10. 前記金属層形成工程は、前記溝部に遮光物質により被覆されない部分が残るように、前記基板の上面の所定の角度を有する方向から前記遮光物質を蒸着させることを特徴とする請求項９記載の偏光子の製造方法。
11. 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、
    基板面に形成された、互いに平行な複数の矩形状の溝部と、
    前記溝部の片側側面及び当該溝部の底部の一部を被覆する金属層と、を有することを特徴とする投射型液晶表示装置。

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