JP2007010712A - 光学素子の製造方法、投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透過率等の光学特性に優れ、偏光素子や回折格子として好適に用いることができる光学素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の光学素子の製造方法は、誘電体からなる基板１１Ａ上に金属層２を形成する工程と、前記金属層２に対して、放電加工により所定のドット列パターンを有する凹部１５を形成する工程と、前記凹部１５が形成された金属層２の表面を陰極と対向させた状態で、当該金属層２の表層の一部を陽極酸化することで、前記金属層２と、線状の溝パターン１５ａを有する金属酸化層２ｃとの積層体を形成する工程と、前記金属酸化層２ｃをマスクとして前記金属層２のエッチングを行い、当該金属層２に線状の溝パターン１３を形成することで、前記金属層２（２ａ）と前記金属酸化層２ｃとが積層されてなる微細構造体１２を形成する工程と、を具備してなることを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、光学素子の製造方法、投射型表示装置に関する。

プロジェクタ等の投射型表示装置における光変調装置として、液晶装置が用いられている。このような液晶装置としては、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された構成のものが知られており、この一対の基板の内側には、液晶層に電圧を印加するための電極が形成されている。また、この電極の内側には、電圧無印加時において液晶分子の配列を制御する配向膜が形成され、配向膜としてはポリイミド膜の表面にラビング処理を施したものが公知である。

一方、一対の基板の外側（液晶層に対向する面とは異なる面側）には偏光板が配設されており、液晶層に対して所定の偏光が入射される構成となっている。偏光板としては、有機化合物の樹脂フィルムを一方向に延伸することによってヨウ素や二色性染料を一定方向に配向させて製造される偏光フィルムの他、特許文献１に開示されたようなワイヤーグリッド型の偏光素子が知られている。
特開２００４−４６２１号公報

上記特許文献１では、アルミニウム膜の表面に凹部のドット列を形成し、該凹部のドット列が形成されたアルミニウム表面を陰極の表面と対向させた状態で陽極酸化することにより、酸化アルミニウムからなるワイヤーグリッドを形成している。ところが、当該特許文献１では、ガラス基板上に形成するワイヤーグリッドを誘電体の酸化アルミニウム膜で構成しているため、プロジェクタ等に用いる偏光素子としては透過率やコントラスト等の光学特性が低く、特にプロジェクタ用の偏光素子として光学特性が不十分なものである。

また、上記特許文献１では、アルミニウム膜の表面に対する凹部形成は、炭化珪素などの高硬度の型をアルミニウム膜に接触させ、型の形状を転写する方法により行っている。しかしながら、型による凹部形成は、金属膜の塑性変形を伴うため、型自体の磨耗、損傷が激しく、生産性に欠ける場合がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、透過率等の光学特性に優れ、偏光素子や回折格子等として好適に用いることができる光学素子について、その効率的な製造方法を提供することを目的としている。また、本発明は、そのような方法により製造された光学素子を備えた投射型表示装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の光学素子の製造方法は、誘電体からなる基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層に対して、放電加工により所定のドット列パターンを有する凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部が形成された金属層の表面を陰極と対向させた状態で、当該金属層の表層の一部を陽極酸化することで、前記金属層と、線状の溝パターンを有する金属酸化層との積層体を形成する工程と、前記金属酸化層をマスクとして前記金属層のエッチングを行い、当該金属層に線状の溝パターンを形成することで、前記金属層と前記金属酸化層とが積層されてなる微細構造体を形成する工程と、を具備してなることを特徴とする。

このような製造方法によると、有機材料を用いない光学素子を製造することができ、該製造される光学素子は耐光性及び耐熱性に非常に優れたものとなる。
また、誘電体からなる基板上に、導電体としての金属層と、金属酸化層との積層体からなる線状の溝パターンを有する微細構造を形成しているため、基板と金属層との誘電率の相違により、当該光学素子を例えばプロジェクタ等の投射型表示装置の偏光素子として用いた場合には、透過率やコントラスト等が高く好適なものとなる。
さらに、微細構造体を陽極酸化法により形成しているため、当該微細構造体の溝パターンの深さ方向において溝幅を均一にすることができ、しかも微細構造体の幅と高さのアスペクト比を大きくとることができるようになる。その結果、当該光学素子を例えばプロジェクタ等の投射型表示装置における偏光素子として用いた場合には、透過率やコントラスト等の光学特性に優れた偏光素子を構成することが可能となる。
また、本発明の方法により製造された光学素子に形成される微細構造体は、金属層上に金属酸化層が積層されてなるため、金属層として光反射性のものを採用した場合に、金属酸化層により光反射を防止することが可能となる。
さらに、上記陽極酸化法を用いて金属層と金属酸化層との積層体を形成することで、これらの積層境界部が連続的な結晶構造となる（つまり不連続界面が形成されない）ため、微細構造体の強度面の信頼性も向上させることが可能となる。
さらにまた、陽極酸化工程に先立って、放電加工により金属層に凹部を形成するものとしている。放電加工は、非接触で被加工体を加工できるものであるため、従来のような型による接触式の転写方法に比して電極等を磨耗、損傷する惧れもなく、非常に高効率で、生産性の高い方法であり、該放電加工の導入により安価で高信頼性の光学素子を提供することが可能となる。

本発明の光学素子の製造方法において、前記金属層と、基材上に所定パターンで形成されたカーボンナノチューブ電極との間に生じる放電により、当該金属層に凹部を形成することができる。このようなカーボンナノチューブ電極の採用により、極めて微小なドット列パターンの電極を得ることができ、ひいては所望の微細構造体を有した光学素子を製造することが可能となる。

前記カーボンナノチューブ電極は、例えば前記金属層に形成する凹部のドット列パターンと同一パターンで前記基材上に形成されてなるものとすることができる。この場合、金属層に対して一括の放電加工（一工程）で、所望のドット列パターンを有した凹部を形成することが可能となる。

また、前記カーボンナノチューブ電極は、例えば前記金属層に形成する凹部のドット列パターンの一列と同一パターンで前記基材上に形成されてなり、前記放電加工時には、前記カーボンナノチューブ電極が形成された基材を、前記金属層に対し、当該カーボンナノチューブ電極の配列方向と交差する方向に相対移動させつつ放電を行うものとすることができる。このように一列に配列したカーボンナノチューブ電極を走査させて、所定間隔毎に放電加工を行うことで、所望のドット列パターンを有した凹部を形成することができる。

また、前記放電加工は油浴中で行うものとすることができる。このように金属層とカーボンナノチューブ電極間に誘電体である油を介在させることで、金属層とカーボンナノチューブ電極間の異常放電を回避することが可能となる。

さらに、本発明の光学素子の製造方法では、前記金属層のエッチングを行う前に、前記金属酸化層の溝底部に残存する当該金属酸化層をエッチングにより除去する工程を含むものとすることができる。このようにエッチングを２段階で行うことにより、微細構造体の溝幅及びアスペクト比を好適に制御することが可能となる。また、特に当該金属酸化のエッチングをウェットで行えば、金属酸化層に形成される溝の幅を拡大することが可能となる。

また、前記金属層のエッチング工程において、当該エッチングをドライエッチングで行うことで、当該金属層を異方的にエッチングすることができる。このような異方性エッチングにより、金属層に形成する線状の溝パターンについて、その溝幅及びアスペクト比を好適に制御することが可能となる。

なお、本発明の方法により製造される光学素子は、誘電体からなる基板上に、線状の溝パターンを有する微細構造体が形成されてなり、前記微細構造体が、前記基板側から金属層と、該金属層の酸化物からなる金属酸化層とが積層されてなる積層体により構成され、前記金属層と前記金属酸化層との境界は、連続する結晶構造を具備してなることを特徴とする。
このような光学素子は、有機材料を用いていないため耐光性及び耐熱性に非常に優れたものとなる。また、金属層と金属酸化層との積層境界が連続的な結晶構造を備えている（つまり不連続界面が形成されない）ため、微細構造体は優れた強度を備え、機械的信頼性が非常に高いものとなっている。
また、特に誘電体からなる基板上に金属層を積層し、その上に金属酸化層を積層しているため、金属層として光反射性のものを採用した場合に、金属酸化層により光反射を防止することが可能となる。

なお、本発明の金属層に適用可能な金属材料としては、例えばアルミニウムが好適で、その他にも、銀、金、銅、パラジウム、白金、ロジウム、シリコン、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロム、チタン、ルテニウム、ニオブ、ネオジウム、イッテルビウム、イットリウム、モリブデン、インジウム、ビスマス、又はこれらの合金などを用いることができる。

次に、上記課題を解決するために、本発明の投射型表示装置は、光源装置と、該光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備える投射型表示装置であって、前記光変調装置の光入射側と光射出側とに偏光素子が配設されてなり、該偏光素子が上述した方法により製造された光学素子により構成されてなることを特徴とする。

このような投射型表示装置は信頼性が非常に高いものとなる。つまり、上述した方法により製造された光学素子は、有機材料を含まない構成であるため耐光性や耐熱性に優れ、しかも、深さ方向に均一且つアスペクト比の大きいアルミニウムからなる微細構造体により構成されてなるため、透過率及びコントラスト等の光学特性が優れたものとなるのである。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［プロジェクタ］
図１は、本発明の製造方法により得られる光学素子を偏光素子（偏光板）として用いたプロジェクタ（投射型表示装置）の一実施形態であり、その要部を示す概略構成図である。本実施形態のプロジェクタは、光変調装置として液晶装置を用いた液晶プロジェクタである。

図１において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶装置からなる光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ、８３１、８３２、８３３は入射側の偏光板（光学素子）、８３４、８３５、８３６は出射側の偏光板である。

光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。なお、光源８１０としては、メタルハライド以外にも超高圧水銀ランプ、フラッシュ水銀ランプ、高圧水銀ランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ等を用いることも可能である。

ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、偏光板８３１を介して赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、偏光板８３２を介して緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が偏光板８３３を介して青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。

各光変調装置８２２〜８２４により変調された３つの色光は、各色偏光板８３４〜８３６を介してクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。

ここで、本実施形態のプロジェクタにおいては、偏光板８３１〜８３６として、無機材料からなるものを採用している。メタルハライドランプ８１１からなる光源８１０は高エネルギーの発光が行われるものであるため、有機材料では当該高エネルギーの光により分解ないし変形が生じる惧れがある。そこで、耐光性及び耐熱性の高い無機材料（金属材料を含む）で偏光板８３１〜８３６を構成している。

図２は偏光板８３１〜８３６（以下、これらを総称して偏光板１とも言う）の概略構成を示す斜視図、図３は偏光板１の平面模式図、図４は偏光板１の断面模式図、図５は偏光板１を光が透過する際の作用を示す説明図である。

偏光板１は、本発明の光学素子に係るもので、光源８１０から射出された各色光を、偏光選択して直線偏光のみを透過させるものである。具体的には図２に示すように、ガラス基板等の誘電材料からなる透光性の基材１１Ａ上に、ストライプ状に配置された複数の非有機材料（無機材料及び／又は金属材料）からなる格子（微細構造体）１２を備えて構成されている。

図３に示すように、格子１２のピッチＰは入射光の波長よりも小さい値であり、例えば１４０ｎｍ以下に設定されている。また、格子１２の幅は、例えば７０ｎｍ以下に設定されており、製造上の都合もあるが、入射光の波長の１／１０程度にするとより好ましい。なお、格子１２の隙間に形成される線状の溝パターン１３は空間とされているが、例えば当該格子１２と異なる透光性の材料を挿入するものとしても良い。

また、格子１２は、図２及び図４に示すように積層構造を有している。ここでは、基材１１Ａ上に、導電体であるアルミニウムからなる金属層２ａと、そのアルミニウムの酸化物（酸化アルミニウム）からなる金属酸化層２ｃとが積層された構成とされている。ここで、金属層２ａは光反射性を有しているのに対し、金属酸化層２は光反射防止性を有しているため、本実施形態の偏光板１は、選択非透過光を反射させない機能（反射防止機能）を具備したものとなる。

なお、積層体である格子（微細構造体）１２の高さは１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度となっている。また、金属層２ａを構成する金属材料としては、アルミニウム以外にも、銀、金、銅、パラジウム、白金、ロジウム、シリコン、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロム、チタン、ルテニウム、ニオブ、ネオジウム、イッテルビウム、イットリウム、モリブデン、インジウム、ビスマス、又はこれらの合金などを用いることができる。

さらに、格子１２は、金属層２ａと金属酸化層２ｃとの積層境界部２ｂが連続的な結晶構造を備えている。つまり、積層境界部２ｂには不連続界面が形成されておらず、金属層２ａを構成するアルミニウムと、金属酸化層２ｃを構成する酸化アルミニウムとが連続した濃度分布をもって形成されている。

このような偏光板１は、図５に示すように、格子１２の屈折率ｎ_Ａと、格子１２間に介在する空間１１Ｂの屈折率ｎ_Ｂとが異なるため、偏光板１に入射した光の偏光方向により、偏光選択が行なわれる。具体的には、格子１２の延在方向と垂直な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｘを透過させ、格子１２の延在方向と平行な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｙを反射する。したがって、本実施形態の偏光板１は、光反射型偏光子と同じ作用、すなわち光軸（透過軸）と平行な偏光を透過させ、垂直な偏光に対しては反射させる作用を有している。

偏光板１を透過して生成された直線偏光は、光変調手段としての液晶装置８２２〜８２４に入射する。液晶装置８２２〜８２４は、例えば図６に示したような構成を備えている。図６は、液晶装置８２２〜８２４の断面模式図である。

液晶装置８２２〜８２４は、ガラスやプラスチック等の透明基板で構成される２枚の基板（素子基板１０，対向基板２０）を含んで構成され、該一対の基板１０，２０間に液晶層５０が挟持されている。素子基板１０の液晶層５０側にはＩＴＯ等で構成された透明電極９がマトリクス状に形成されており、透明電極９のさらに液晶層５０側には、液晶分子の配向規制を行う配向膜１１が基板全面に形成されている。

一方、対向基板２０の液晶層５０側には、基板全面にベタ状の透明電極２３が形成されており、透明電極２３のさらに液晶層５０側には、液晶分子の配向規制を行う配向膜２１が基板全面にベタ状に形成されている。

図６の構成においては、一対の基板１０，２０が、シール材（図示略）を介して貼り合わせられ、その内部に液晶が封入されている。この場合、液晶層５０の液晶モードとしてＴＮ（Twisted Nematic）モードが採用されているが、その他にもＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード等を採用することができる。

素子基板１０は、ガラスや石英等の透光性の基板であって、画素電極９に対する電圧印加をスイッチング駆動するＴＦＴ素子（図示略）を備えている。画素電極９はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性且つ導電性の材料にて構成されており、膜厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度（例えば８５ｎｍ）とされている。また、配向膜１１はＳｉＯ_２の斜方蒸着材料から構成されており、液晶分子の配向を規制している。なお、配向膜１１の膜厚は１ｎｍ〜１０ｎｍ程度（例えば５ｎｍ）とされている。

一方、対向基板２０は、素子基板１０と同様、ガラスや石英等の透光性の基板から構成されており、その液晶層側にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性且つ導電性の材料にて構成された共通電極２３が、膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度（例えば１４０ｎｍ）に形成されている。また、共通電極２３のさらに液晶層側には、ＳｉＯ_２の斜方蒸着材料から構成される配向膜２１が形成されており、その膜厚は１ｎｍ〜１０ｎｍ程度（例えば５ｎｍ）とされている。

このような液晶装置８２２〜８２４では、図１に示した偏光板８３１，８３２，８３３を介して入射する直線偏光の位相制御が行われる。つまり、電極９，２３に対する印加電圧により液晶層５０の駆動制御を行い、当該入射光の位相を制御するものとしている。位相制御された光は、光射出側に配設された偏光板８３４，８３５，８３６に入射して変調される。

液晶装置８２２〜８２４及び偏光板８３１〜８３６で変調された各色光は、上述した通り、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射して形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。

本実施の形態では、偏光板１（８３１〜８３６）に関して有機材料を用いないものとしている。つまり、メタルハライドランプから供給される高エネルギー光により劣化する惧れのある有機材料を排除して、無機材料及び／又は金属材料から偏光板１（８３１〜８３６）を構成している。また、当該偏光板１（８３１〜８３６）は、以下に示すような方法により製造しているため、製造コストも安価で、非常に信頼性の高いものとなっている。

［偏光板の製造方法］
以下、図２〜図４に示した偏光板１の製造方法の一例について説明する。図７は、偏光板１の製造工程を示す断面模式図、図８は当該製造工程で行う陽極酸化に用いる装置の概略を示す説明図である。
まず、図７（ａ）に示すように、透光性の誘電体材料であるＳｉＯ_２からなる基板１１Ａに対して、アルミニウムをスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などにより基板全面に形成し、膜厚が１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度のアルミニウム層２を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、アルミニウム層２の表面に所定のドット列パターンの凹部１５を形成する。ここでは、放電加工法を用いて凹部１５を形成するものとしている。具体的には、図９に示すような放電加工用型３５を用いている。

放電加工用型３５は、所定のドット列パターンに配列されてなる凸部３４を有したガラス基板３０を基台としてなるもので、該凸部３４上に触媒層３１を介してカーボンナノチューブ電極３２が形成されてなるものである。ここで、凸部３４ひいてはカーボンナノチューブ電極３２のドット列パターンは、アルミニウム層２の表面に形成する凹部１５のドット列パターンに倣ったものである。

このような放電加工用型３５を用いて、図９に示すように、カーボンナノチューブ電極３２がアルミニウム層２と対向するように設置し、カーボンナノチューブ電極３２とアルミニウム層２との間に放電ＥＤを生じさせることにより、カーボンナノチューブ電極３２のパターンに対応した凹部１５をアルミニウム層２に形成するものとしている。このような放電加工は被加工面（アルミニウム層２の表面）と非接触で行われることが最大の特徴で、放電加工用型３５は加工時に磨耗や損傷が生じる可能性が極めて低いものとなっている。

なお、放電加工は例えば図１０に示すような油浴３３中で行うことができる。このようにカーボンナノチューブ電極３２とアルミニウム層２との間に誘電体である油を介在させることで、カーボンナノチューブ電極３２とアルミニウム層２との間の異常放電を回避することができる。

また、例えば図１１に示すように、ガラス基板３０上に一列のドットパターンで凸部３４を形成し、つまりカーボンナノチューブ電極３２を一列のドットパターン（形成する凹部１５のドット列パターンのうちの一列のパターンに対応）としたものを放電加工用型として用いることもできる。このような放電加工用型３６は、図１１の矢印で示したように、アルミニウム層２に対し、カーボンナノチューブ電極３２の配列方向と交差する方向に当該型３６を相対移動させつつ間欠式に放電を行い、所定間隔毎に放電加工を行うことで、図１２に示すような所望のドット列パターンを有した凹部１５を形成することができる。

なお、凸部３４（すなわちカーボンナノチューブ電極３２）の形状としては、柱状（例えば四角柱）の他、半球状のもの、或いは錐状（例えば四角錐）のものを採用することができる。

次に、図７（ｃ）に示すように、凹部１５（図７（ｂ）参照）のドット列が形成されたアルミニウム層２の酸化処理を行うことによって、ドット列に対応する孔１５ａを形成する。
具体的には、図８に示す陽極酸化装置を用いた陽極酸化法により孔形成を行う。つまり、図８に示すように、陽極としてのＡｌ膜２の表面と、白金からなる陰極４０の表面とが対向するように配置し、約５％の濃度を有する硫酸水溶液４１中で、約３０Ｖの電圧を印加することにより約２０分間の酸化処理を行う。
これにより、図７（ｃ）に示したような微細な孔１５ａを有する酸化アルミニウム層２ｃが自己組織化的に形成される。

なお、このような陽極酸化工程においては、アルミニウム層２の一部が酸化されないで残存する態様で行われる。つまり、陽極酸化工程の結果、孔１５ａの底に酸化アルミニウム層２ｃが形成され、その底のさらに基板１１Ａ側にアルミニウム層２が残存する形となるのである。

この後、図７（ｄ）に示すように、約５ｗｔ％のリン酸が含有された水溶液を用いて、約３０℃で、陽極酸化処理により形成されたドット列に対応する孔１５ａをウェットエッチングにより拡大する。なお、当該エッチングは少なくとも孔１５ａからアルミニウム層２の表面が露出するまで行う。また、当該エッチングはドライエッチングで行うこともでき、エッチャントとしては例えばＣｌ_２とＢＣｌ_３の混合ガスに、必要に応じてＡｒ、Ｎ_２を添加したものを用いることができる。主たるエッチャントはＣｌ_２とＢＣｌ_３の混合ガスであるが、Ａｒ、Ｎ_２の添加により垂直性が向上する。

この際、本実施形態では、前述した通り孔１５ａの列間隔が行間隔よりも大きな配列パターンを有しているため、孔１５ａが拡大することにより行方向に隣接する孔１５ａ，１５ａ同士が繋がり、当該行方向に溝パターンが形成される。したがって、列方向に酸化アルミニウム層２ｃが延在してなる線状の微細構造を得ることができる。

続いて、図７（ｅ）に示すように、酸化アルミニウム層２ｃの下層（基板１１Ａ側）に形成されたアルミニウム層１を、酸化アルミニウム層２ｃをマスクとしてエッチング処理する。ここでは、ドライエッチング（エッチングガス：Ｃｌ_２とＢＣｌ_３の混合ガス）による異方性エッチングを行い、酸化アルミニウム層２ｃの孔１５ａから連続する孔を当該アルミニウム層２に形成するものとしている。その結果、図７（ｅ）及び図２〜図４に示すような線状の溝パターン１３を有する格子（微細構造体）１２、つまり金属層（アルミニウム層）２ａと金属酸化層（酸化アルミニウム層）２ｃとが積層されてなる線状の微細構造体である格子１２を具備した偏光板１が作製される。

このような陽極酸化法により形成された孔１５ａは、当該溝の深さ方向において溝幅が均一となり、つまり溝の上部と下部とのデューティ比が均一となる。また、陽極酸化法により形成した孔１５ａをウェットエッチングにより拡大することで、より容易に細孔が直線状に連結した溝パターンを形成することができる。

さらに、ウェットエッチング後に、孔１５ａの底に残存するアルミニウム層２を異方性エッチングにより除去し、基板１１Ａまで開口した溝パターン１３を得るものとしているため、最終的に形成される溝パターン１３は、その溝の深さ方向において溝幅が均一となり、つまり溝の上部と下部とのデューティ比が均一となる。その結果、溝パターン１３が延びる方向と平行な方向の偏光と、溝パターン１３が延びる方向と直交する方向の偏光とで有効屈折率を良好に異ならせることが可能となり、ひいては良好な複屈折特性を具備する偏光板１を製造可能となる。さらに、誘電体からなる基板１１Ａの上に導電体であるアルミニウム層２ａが形成されてなるものであるため、偏光特性が良好で、プロジェクタ等の投射型表示装置に用いた場合に、光の透過性や当該プロジェクタのコントラストが高いものとなる。

なお、本実施の形態では、微細構造を有する光学素子を偏光素子（偏光板）として用いる例を示したが、その他にも回折素子やＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）、位相差板として用いることも可能である。

本実施形態のプロジェクタの概略構成を示す模式図。 偏光板の一実施形態を模式的に示す斜視図。 偏光板の一実施形態を模式的に示す平面図。 偏光板の一実施形態を模式的に示す断面図。 偏光板の作用を示す説明図。 光変調装置として用いた液晶装置の一実施形態を模式的に示す断面図。 偏光板の製造方法の一例を模式的に示す断面図。 陽極酸化装置の一例を模式的に示す説明図。 放電加工用型の一例とその使用例を示す説明図。 放電加工法の一変形例を示す説明図。 放電加工法の一変形例を示す説明図。 放電加工法の一変形例を示す説明図。

符号の説明

１，８３１〜８３６…偏光板、２…アルミニウム層、２ａ…金属層、２ｃ…酸化アルミニウム層（酸化金属層）、１１Ａ…基板、１２…格子（微細構造体）、１３…溝パターン、３２…カーボンナノチューブ電極、３５…放電加工用型

Claims (6)

1. 誘電体からなる基板上に金属層を形成する工程と、
   前記金属層に対して、放電加工により所定のドット列パターンを有する凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部が形成された金属層の表面を陰極と対向させた状態で、当該金属層の表層の一部を陽極酸化することで、前記金属層と、線状の溝パターンを有する金属酸化層との積層体を形成する工程と、
   前記金属酸化層をマスクとして前記金属層のエッチングを行い、当該金属層に線状の溝パターンを形成することで、前記金属層と前記金属酸化層とが積層されてなる微細構造体を形成する工程と、を具備してなることを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記凹部形成工程は、前記金属層と、基材上に所定パターンで形成されたカーボンナノチューブ電極との間に生じる放電により、当該金属層に前記凹部を形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記カーボンナノチューブ電極が、前記金属層に形成する凹部のドット列パターンと同一パターンで前記基材上に形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記カーボンナノチューブ電極が、前記金属層に形成する凹部のドット列パターンの一列と同一パターンで前記基材上に形成されてなり、
   前記放電加工時には、前記カーボンナノチューブ電極が形成された基材を、前記金属層に対し、当該カーボンナノチューブ電極の配列方向と交差する方向に相対移動させつつ所定周期で放電を行うことを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記凹部形成工程において、前記放電加工を油浴中で行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
6. 光源装置と、該光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備える投射型表示装置であって、
   前記光変調装置の光入射側と光射出側とに偏光素子が配設されてなり、該偏光素子が請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法により製造された光学素子により構成されてなることを特徴とする投射型表示装置。
   

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