JP2007178763A - Method for manufacturing optical element, liquid crystal device, and projection-type display device - Google Patents

Method for manufacturing optical element, liquid crystal device, and projection-type display device Download PDF

Info

Publication number
JP2007178763A
JP2007178763A JP2005377771A JP2005377771A JP2007178763A JP 2007178763 A JP2007178763 A JP 2007178763A JP 2005377771 A JP2005377771 A JP 2005377771A JP 2005377771 A JP2005377771 A JP 2005377771A JP 2007178763 A JP2007178763 A JP 2007178763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
optical element
metal
manufacturing
metal film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005377771A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotomo Kumai
啓友 熊井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2005377771A priority Critical patent/JP2007178763A/en
Publication of JP2007178763A publication Critical patent/JP2007178763A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing the optical element of a wire grid type, capable of freely controlling the duty ratio of wire grid in simple steps and easily obtaining the desired optical characteristics. <P>SOLUTION: The method for manufacturing optical element includes a step for forming a metal layer 12a on a light-transmitting dielectric substrate 11A, a step for patterning the metal layer 12a to form a grid-like metal film 12M, and a step for performing heat processing of the grid-like metal film 12M in a gas atmosphere to modify the surface part of the metal film 12M, and to form a dielectric film 12D2 on the surface. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学素子の製造方法、液晶装置、及び投射型表示装置に関するものである。   The present invention relates to an optical element manufacturing method, a liquid crystal device, and a projection display device.

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。   A liquid crystal device is used as a light modulation device in a projection display device such as a projector. As such a liquid crystal device, one having a configuration in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of opposed substrates is known, and a voltage is applied to the liquid crystal layer inside the pair of substrates. An electrode is formed. Further, an alignment film that controls the alignment of liquid crystal molecules when no voltage is applied is formed inside the electrode, and an alignment film that has been rubbed on the surface of a polyimide film is known.

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、ガラス基板上に金属からなる微細パターンを形成してなるワイヤーグリッド型の偏光素子(光学素子)が、例えば特許文献1に開示されている。
特表2003−502708号公報
On the other hand, a polarizing plate is disposed on the outside of the pair of substrates (a surface side different from the surface facing the liquid crystal layer) so that predetermined polarized light is incident on the liquid crystal layer. As a polarizing plate, a fine film made of metal is formed on a glass substrate in addition to a polarizing film manufactured by orienting iodine or a dichroic dye in a certain direction by stretching a resin film of an organic compound in one direction. For example, Patent Document 1 discloses a wire grid type polarizing element (optical element).
Special table 2003-502708 gazette

特許文献1に記載の発明は、ガラス基板と金属グリッドとの間に、ガラス基板の屈折率よりも小さい屈折率を有する誘電体層(MgF層)を形成することで、ワイヤーグリッド偏光子の使用可能波長域を拡大するというものである。しかしながら、かかる技術は、ワイヤーグリッド偏光子の基本的な光学特性である透過率や反射率を制御するものではなく、特許文献1に記載のワイヤーグリッド偏光素子において透過率や反射率を調整しようとすれば、金属グリッドのみならず、基板との間の誘電体層についても平面形状及び膜厚の調整が必要となるため、所望の光学特性を得るのが困難であり、また光学特性にばらつきが生じやすくなる。 In the invention described in Patent Document 1, a dielectric layer (MgF 2 layer) having a refractive index smaller than the refractive index of the glass substrate is formed between the glass substrate and the metal grid. This expands the usable wavelength range. However, this technique does not control the transmittance and reflectance, which are basic optical characteristics of the wire grid polarizer, and attempts to adjust the transmittance and reflectance in the wire grid polarizing element described in Patent Document 1. In this case, not only the metal grid but also the dielectric layer between the substrate and the substrate need to be adjusted in plane shape and film thickness, so that it is difficult to obtain desired optical characteristics, and there are variations in optical characteristics. It tends to occur.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡便な工程でワイヤーグリッドのデューティー比を自在に制御することができ、所望の光学特性を容易に得られるワイヤーグリッド型の光学素子の製造方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is capable of freely controlling the duty ratio of the wire grid in a simple process and easily obtaining desired optical characteristics. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing the optical element.

本発明の光学素子の製造方法は、上記課題を解決するために、透光性の誘電体基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層をパターニングしてグリッド状の金属膜を形成する工程と、前記グリッド状の金属膜を気体雰囲気中で加熱処理して前記グリッド状の金属膜の表面部を改質する工程とを有することを特徴とする。
この製造方法によれば、前記グリッド状の金属膜の表面部を改質する工程を有していることで、グリッド状の金属膜を形成した後に光学素子の光学特性(透過率等)を調整することが可能である。すなわち従来はグリッド状の金属膜のライン幅やスペース幅を調整することでしか行えなかった光学特性の調整を金属膜の形成工程に依存することなく実施することができるので、露光精度等の問題で従来は得ることのできなかった光学特性を有する光学素子を簡便な工程で製造することが可能である。
In order to solve the above-described problems, the optical element manufacturing method of the present invention forms a metal layer on a translucent dielectric substrate, and forms a grid-like metal film by patterning the metal layer. And a step of heat-treating the grid-like metal film in a gas atmosphere to modify the surface portion of the grid-like metal film.
According to this manufacturing method, the optical characteristics (transmittance, etc.) of the optical element are adjusted after the grid-like metal film is formed by having the step of modifying the surface portion of the grid-like metal film. Is possible. In other words, since it is possible to adjust the optical characteristics without depending on the metal film forming process, which can be done only by adjusting the line width and space width of the grid-like metal film, there is a problem such as exposure accuracy. Thus, it is possible to manufacture an optical element having optical characteristics that could not be obtained conventionally by a simple process.

本発明の光学素子の製造方法では、前記加熱処理により前記気体雰囲気のガス成分と前記グリッド状の金属膜の金属成分とを反応させ、前記グリッド上の金属膜の表面部に前記金属成分と前記ガス成分との化合物を主成分とする誘電体膜を形成することを特徴とする。この製造方法によれば、導電体である金属膜の面積率を、加熱処理によって金属膜表面部に形成される誘電体膜の厚さにより調整することができ、これにより光学素子の光学特性を調整することができる。
従って本発明の光学素子の製造方法は、前記加熱処理によってグリッド状の金属膜における導電体と誘電体との比率を調整し、もって光学素子の光学特性を調整する方法であるということができる。さらに換言すれば、前記加熱処理によって、グリッド状の金属膜における光反射領域(金属膜)と光透過領域(誘電体膜)との比率を調整し、もって光学素子の光学特性を調整する方法であるということもできる。
In the method of manufacturing an optical element of the present invention, the heat treatment causes the gas component in the gas atmosphere to react with the metal component of the grid-like metal film, and the metal component and the surface of the metal film on the grid are reacted. A dielectric film mainly comprising a compound with a gas component is formed. According to this manufacturing method, the area ratio of the metal film, which is a conductor, can be adjusted by the thickness of the dielectric film formed on the surface of the metal film by heat treatment, and thereby the optical characteristics of the optical element can be adjusted. Can be adjusted.
Therefore, it can be said that the optical element manufacturing method of the present invention is a method of adjusting the optical characteristics of the optical element by adjusting the ratio of the conductor and the dielectric in the grid-like metal film by the heat treatment. In other words, the ratio of the light reflection region (metal film) and the light transmission region (dielectric film) in the grid-like metal film is adjusted by the heat treatment, thereby adjusting the optical characteristics of the optical element. It can be said that there is.

以上から、本発明に係る光学素子は、前記グリッド状の金属膜の表面部に、前記加熱処理によって形成された誘電体膜を備えたものとなっている。この誘電体膜は、大気環境で金属膜の表面に形成される自然酸化膜より明らかに膜厚が大きいものとなる点で特徴的なものである。また、加熱処理により形成されるものであるため、金属膜を覆って金属膜の形状に倣って均一に形成されている点で特徴的なものである。さらに本発明に係る光学素子にあっては、前記金属膜の前記基板側に、当該金属膜の金属成分を含む誘電体層が形成されていてもよい。前記加熱処理時には、基板側から金属膜に酸素等のガス成分が拡散し、かかるガス成分と金属膜との反応により前記誘電体層が形成されることもある。この場合、前記誘電体層は、金属膜の形成に先立って前記基板上に誘電体材料を成膜したものとは異なり、前記金属膜の表面部の誘電体膜とともに本発明に係る製造方法を用いて形成された光学素子に特徴的なものである。   As described above, the optical element according to the present invention includes the dielectric film formed by the heat treatment on the surface of the grid-like metal film. This dielectric film is characteristic in that the film thickness is obviously larger than that of a natural oxide film formed on the surface of the metal film in the atmospheric environment. Moreover, since it is formed by heat treatment, it is characteristic in that it is formed uniformly covering the metal film and following the shape of the metal film. Furthermore, in the optical element according to the present invention, a dielectric layer containing a metal component of the metal film may be formed on the substrate side of the metal film. During the heat treatment, a gas component such as oxygen diffuses from the substrate side to the metal film, and the dielectric layer may be formed by a reaction between the gas component and the metal film. In this case, the dielectric layer is different from the dielectric film formed on the substrate prior to the formation of the metal film, and the manufacturing method according to the present invention is performed together with the dielectric film on the surface portion of the metal film. This is a characteristic of the optical element formed by using.

本発明の光学素子の製造方法では、前記気体雰囲気を、酸素、窒素、炭化水素、フッ素、もしくはこれらの混合ガスにより形成することが好ましい。これらのガスを用いることで、容易に前記金属膜の金属成分と反応させることができ、前記金属膜の表面部を改質することができる。   In the method for producing an optical element of the present invention, the gas atmosphere is preferably formed of oxygen, nitrogen, hydrocarbon, fluorine, or a mixed gas thereof. By using these gases, it can be easily reacted with the metal component of the metal film, and the surface portion of the metal film can be modified.

本発明の光学素子の製造方法では、前記金属層を、銀、金、銅、パラジウム、白金、アルミニウム、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、ビスマスから選ばれる金属、ないしこれらの合金により形成することができる。本発明に係る製造方法において前記金属層の構成材料としては、これらの金属材料、及び合金を挙げることができる。いずれの金属材料、合金を用いた場合にも、ガス雰囲気下での加熱による表面部の改質が可能であり、光学素子の光学特性を調整することができる。   In the method for producing an optical element of the present invention, the metal layer is made of silver, gold, copper, palladium, platinum, aluminum, rhodium, silicon, nickel, cobalt, manganese, iron, chromium, titanium, ruthenium, niobium, neodymium, ytterbium. , Yttrium, molybdenum, indium, bismuth, or alloys thereof. In the manufacturing method according to the present invention, examples of the constituent material of the metal layer include these metal materials and alloys. When any metal material or alloy is used, the surface portion can be modified by heating in a gas atmosphere, and the optical characteristics of the optical element can be adjusted.

本発明の光学素子の製造方法では、前記加熱処理におけるグリッド状の金属膜の加熱温度が800℃以下であることが好ましい。基板や金属膜を保護するためである。   In the method for manufacturing an optical element of the present invention, it is preferable that the heating temperature of the grid-shaped metal film in the heat treatment is 800 ° C. or less. This is to protect the substrate and the metal film.

本発明の液晶装置は、先に記載の製造方法により得られた光学素子を偏光素子として備えたことを特徴とする。この構成によれば、設計に合わせて光学特性を最適化された偏光素子を備えた液晶装置が得られ、明るく高画質の表示が可能で、かつ耐熱性、信頼性に優れた液晶装置を実現することができる。   The liquid crystal device of the present invention is characterized in that an optical element obtained by the manufacturing method described above is provided as a polarizing element. According to this configuration, a liquid crystal device with a polarizing element whose optical characteristics are optimized according to the design can be obtained, and a liquid crystal device that can display bright, high-quality images and has excellent heat resistance and reliability is realized. can do.

本発明の投射型表示装置は、先に記載の製造方法により得られた光学素子を偏光素子として備えたことを特徴とする。この構成によれば、設計に合わせて光学特性を最適化された偏光素子を備えた投射型表示装置が得られ、明るく高画質の表示が可能で、かつ耐熱性、信頼性に優れた投射型表示装置を実現することができる。   The projection display device of the present invention is characterized in that the optical element obtained by the manufacturing method described above is provided as a polarizing element. According to this configuration, a projection type display device equipped with a polarizing element whose optical characteristics are optimized according to the design is obtained, and a projection type that can display bright, high quality images and has excellent heat resistance and reliability. A display device can be realized.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.

(プロジェクタ)
図1は、本発明の投射型表示装置の一実施の形態であるプロジェクタ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は入射側の偏光素子(光学素子)、834、835、836は射出側の偏光素子(光学素子)である。
(projector)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a projector which is an embodiment of a projection display device of the present invention. The projector according to the present embodiment is a liquid crystal projector using a liquid crystal device as a light modulation device.
In FIG. 1, 810 is a light source, 813 and 814 are dichroic mirrors, 815, 816 and 817 are reflection mirrors, 818 is an incident lens, 819 is a relay lens, 820 is an exit lens, and 822, 823 and 824 are liquid crystal devices. A modulation device, 825 is a cross dichroic prism, 826 is a projection lens, 831, 832, and 833 are polarization elements (optical elements) on the incident side, and 834, 835, and 836 are polarization elements (optical elements) on the emission side.

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。   The light source 810 includes a lamp 811 such as a metal halide and a reflector 812 that reflects the light of the lamp. As the light source 810, besides a metal halide, an ultrahigh pressure mercury lamp, a flash mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a deep UV lamp, a xenon lamp, a xenon flash lamp, or the like can be used.

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、偏光素子831を介して赤色光用液晶光変調装置822に入射する。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、偏光素子832を介して緑色光用液晶光変調装置823に入射する。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、青色光が偏光素子833を介して青色光用液晶光変調装置824に入射する。   The dichroic mirror 813 transmits red light contained in white light from the light source 810 and reflects blue light and green light. The transmitted red light is reflected by the reflection mirror 817 and enters the red light liquid crystal light modulation device 822 via the polarizing element 831. The green light reflected by the dichroic mirror 813 is reflected by the dichroic mirror 814 and enters the liquid crystal light modulator 823 for green light via the polarizing element 832. Further, the blue light reflected by the dichroic mirror 813 passes through the dichroic mirror 814. For blue light, in order to prevent light loss due to a long optical path, a light guide means 821 including a relay lens system including an incident lens 818, a relay lens 819, and an exit lens 820 is provided. The blue light is incident on the blue light liquid crystal light modulation device 824 via the polarizing element 833 via the light guide unit 821.

各光変調装置822〜824により変調された3つの色光は、各色偏光素子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。   The three color lights modulated by the respective light modulation devices 822 to 824 are incident on the cross dichroic prism 825 via the respective color polarization elements 834 to 836. The cross dichroic prism 825 is formed by bonding four right-angle prisms. A dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in an X shape at the interface. Yes. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the screen 827 by the projection lens 826 which is a projection optical system, and the image is enlarged and displayed.

ここで、本実施形態のプロジェクタにおいては、偏光素子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)で偏光素子831〜836を構成している。   Here, in the projector according to the present embodiment, the polarizing elements 831 to 836 employ those made of an inorganic material. Since the light source 810 composed of the metal halide lamp 811 emits high energy, the organic material may be decomposed or deformed by the high energy light. Therefore, the polarizing elements 831 to 836 are made of an inorganic material (including a metal material) having high light resistance and high heat resistance.

図2は偏光素子831〜836(以下、これらを総称して偏光素子1ともいう)の概略構成を示す斜視図である。図3(a)は偏光素子1の平面模式図である。図3(b)は偏光素子1の断面模式図であり、偏光素子1を光が透過する際の作用も併せて示している。   FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of polarizing elements 831 to 836 (hereinafter collectively referred to as polarizing element 1). FIG. 3A is a schematic plan view of the polarizing element 1. FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the polarizing element 1 and also shows the action when light passes through the polarizing element 1.

偏光素子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及び図3に示すように、ガラス等の誘電体材料からなる透光性の基板11A上に、酸化シリコン等からなる下地絶縁膜15と、該下地絶縁膜15上にストライプ状に配置された複数の金属膜からなるワイヤーグリッド12とを備えて構成されている。ワイヤーグリッド12上には各ワイヤーグリッド12を覆う保護膜が形成されていてもよく、この場合において当該保護膜の表面は平坦面とされることが好ましい。   The polarizing element 1 relates to the optical element of the present invention, and selects only each color light emitted from the light source 810 to transmit only linearly polarized light. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, a base insulating film 15 made of silicon oxide or the like is formed on a light-transmitting substrate 11A made of a dielectric material such as glass, and stripes are formed on the base insulating film 15. And a wire grid 12 made of a plurality of metal films arranged in a shape. A protective film covering each wire grid 12 may be formed on the wire grid 12, and in this case, the surface of the protective film is preferably a flat surface.

図3(a)に示すワイヤーグリッド12のピッチPは、当該偏光素子1への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、ワイヤーグリッド12の幅は、例えば80nm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。従って、ワイヤーグリッド12の隙間に形成される線状の溝13の幅(スペース幅)は60nm程度である。   The pitch P of the wire grid 12 shown in FIG. 3A is a value smaller than the wavelength of the incident light on the polarizing element 1, and is set to 140 nm or less, for example. Further, the width of the wire grid 12 is set to, for example, 80 nm or less, which is convenient for manufacturing, but is preferably about 1/10 of the wavelength of incident light. Therefore, the width (space width) of the linear groove 13 formed in the gap between the wire grids 12 is about 60 nm.

また、ワイヤーグリッド12の高さは100nm〜200nm程度となっている。また、ワイヤーグリッド12を構成する金属材料としては、アルミニウムのほか、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。   Moreover, the height of the wire grid 12 is about 100 nm to 200 nm. In addition to aluminum, the metal material constituting the wire grid 12 is silver, gold, copper, palladium, platinum, rhodium, silicon, nickel, cobalt, manganese, iron, chromium, titanium, ruthenium, niobium, neodymium, ytterbium. , Yttrium, molybdenum, indium, bismuth, or alloys thereof can be used.

ここで図9は、本実施形態に係るワイヤーグリッド12の断面構造をさらに詳細に示す図である。同図に示すように、本実施形態に係るワイヤーグリッド12は、線状の金属膜12Mとその表面を覆う誘電体膜12D2を有している。この誘電体膜12D2は、基板11A上に、例えばアルミニウム膜を形成してなる金属膜12Mの表面を酸化させて形成した金属酸化物膜(酸化アルミニウム膜)であり、その膜厚は金属膜12Mの表面に形成される自然酸化膜よりも厚いものとなっている。   Here, FIG. 9 is a diagram showing the cross-sectional structure of the wire grid 12 according to the present embodiment in more detail. As shown in the figure, the wire grid 12 according to the present embodiment has a linear metal film 12M and a dielectric film 12D2 covering the surface thereof. The dielectric film 12D2 is a metal oxide film (aluminum oxide film) formed by oxidizing the surface of a metal film 12M formed by, for example, forming an aluminum film on the substrate 11A, and the film thickness thereof is the metal film 12M. It is thicker than the natural oxide film formed on the surface.

上記誘電体膜12D2は、詳細は後述するが、ワイヤーグリッド12を形成する際の加熱処理によってワイヤーグリッド12の表面部に形成されるものであり、本発明に係る光学素子の製造方法により得られる光学素子において特徴的なものである。本発明に係る製造方法では、上記加熱処理によってワイヤーグリッド12の光学特性を調整可能になっており、従来の製造方法では得ることのできない優れた光学特性の光学素子を得ることができる。   Although the details will be described later, the dielectric film 12D2 is formed on the surface portion of the wire grid 12 by heat treatment when forming the wire grid 12, and is obtained by the method for manufacturing an optical element according to the present invention. It is characteristic in optical elements. In the manufacturing method according to the present invention, the optical characteristics of the wire grid 12 can be adjusted by the heat treatment, and an optical element having excellent optical characteristics that cannot be obtained by the conventional manufacturing method can be obtained.

このような偏光素子1は、図3(b)に示すように、ワイヤーグリッド12の屈折率nと、ワイヤーグリッド12間に介在する溝13における屈折率nとが異なるため、偏光素子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、ワイヤーグリッド12の延在方向と垂直な方向に偏光軸を有する直線偏光Etを透過させ、ワイヤーグリッド12の延在方向と平行な方向に偏光軸を有する直線偏光Erを反射する。したがって、本実施形態の偏光素子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。 As shown in FIG. 3 (b), the polarizing element 1 has a refractive index n A of the wire grid 12 and a refractive index n B of the groove 13 interposed between the wire grids 12. Polarization selection is performed according to the polarization direction of the light incident on. Specifically, the linearly polarized light Et having a polarization axis in a direction perpendicular to the extending direction of the wire grid 12 is transmitted, and the linearly polarized light Er having a polarization axis in a direction parallel to the extending direction of the wire grid 12 is reflected. . Therefore, the polarizing element 1 of the present embodiment has the same action as the light-reflecting polarizer, that is, has the action of transmitting polarized light parallel to the optical axis (transmission axis) and reflecting perpendicularly polarized light. .

以上のような偏光素子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4から図6に示すような構成を備えている。図4(a)は、液晶装置822〜824の平面構成図、図4(b)は図4(a)のH−H’線に沿う断面構成図である。図5は、液晶装置822〜824の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路を示す図である。また、図6は、液晶装置822〜824の側断面の概略構成を示す図である。   The linearly polarized light generated by passing through the polarizing element 1 as described above is incident on the liquid crystal devices 822 to 824 serving as light modulation means. The liquid crystal devices 822 to 824 have a configuration as shown in FIGS. 4 to 6, for example. 4A is a plan configuration diagram of the liquid crystal devices 822 to 824, and FIG. 4B is a cross-sectional configuration diagram taken along the line H-H 'in FIG. 4A. FIG. 5 is a diagram showing equivalent circuits such as various elements and wirings in a plurality of pixels formed in a matrix in the image display region of the liquid crystal devices 822 to 824. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a side cross section of the liquid crystal devices 822 to 824.

液晶装置100は、図4(b)に示すように、TFTアレイ基板10と対向基板20とがシール材52によって貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域内に液晶層50が封入された構成を備えている。図4(a)に示すように、前記シール材52の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜(周辺見切り)53が形成されている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路101および外部回路実装端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路104が形成されている。TFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路104の間を接続するための複数の配線105が設けられている。また、対向基板20の角部においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通材106が配設されている。   In the liquid crystal device 100, as shown in FIG. 4B, the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 are bonded together by a sealing material 52, and the liquid crystal layer 50 is sealed in a region partitioned by the sealing material 52. It has a configuration. As shown in FIG. 4A, a light-shielding film (peripheral parting) 53 made of a light-shielding material is formed in a region inside the region where the sealing material 52 is formed. A data line driving circuit 101 and an external circuit mounting terminal 102 are formed along one side of the TFT array substrate 10 in a region outside the sealing material 52, and the scanning line driving circuit is formed along two sides adjacent to the one side. 104 is formed. On the remaining side of the TFT array substrate 10, a plurality of wirings 105 are provided for connecting the scanning line driving circuits 104 provided on both sides of the image display area. In addition, an inter-substrate conductive material 106 for providing electrical continuity between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 is disposed at a corner portion of the counter substrate 20.

なお、データ線駆動回路101および走査線駆動回路104をTFTアレイ基板10の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板10の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。   Instead of forming the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 on the TFT array substrate 10, for example, a TAB (Tape Automated Bonding) substrate on which a driving LSI is mounted and a peripheral portion of the TFT array substrate 10 The terminal group formed in the above may be electrically and mechanically connected via an anisotropic conductive film.

このような構造を有する液晶装置100の画像表示領域においては、図5に示すように、複数の画素電極9がマトリクス状に配列されており、これらの画素電極9の各々には、画素スイッチング用のTFT30が接続されている。また、画素信号S1、S2、…、Snを供給するデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画素信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、TFT30のゲートには走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9は、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線6aから供給される画素信号S1、S2、…、Snを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号S1、S2、…、Snは、図4に示す対向基板20の対向電極21との間で一定期間保持される。また、保持された画素信号S1、S2、…、Snがリークするのを防ぐために、画素電極9と対向電極21との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。符号3bは蓄積容量70を構成する容量線である。   In the image display region of the liquid crystal device 100 having such a structure, as shown in FIG. 5, a plurality of pixel electrodes 9 are arranged in a matrix, and each of these pixel electrodes 9 is provided for pixel switching. TFT 30 is connected. In addition, a data line 6a for supplying pixel signals S1, S2,..., Sn is electrically connected to the source of the TFT 30. Pixel signals S1, S2,..., Sn to be written to the data lines 6a may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a. . Further, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the scanning line 3a in a pulse-sequential manner in this order at a predetermined timing. It is configured. The pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT 30, and the pixel signal S1, S2,..., Sn supplied from the data line 6a is obtained by turning on the TFT 30 as a switching element for a certain period. Write to each pixel at a predetermined timing. The pixel signals S1, S2,..., Sn written in the liquid crystal via the pixel electrode 9 in this way are held for a certain period with the counter electrode 21 of the counter substrate 20 shown in FIG. Further, in order to prevent the held pixel signals S1, S2,..., Sn from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the counter electrode 21. Reference numeral 3 b denotes a capacitor line that constitutes the storage capacitor 70.

液晶装置822〜824は、図6に示すように、上下に対向配置された透明のガラス等からなるTFTアレイ基板10及び対向基板20の間に液晶層50が挟持された基本構造を具備している。前記液晶層50における液晶モードとしては、TN(Twisted Nematic)モードのほか、STN(Super Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、VAN(Vertical Aligned Nematic)モード等を採用することができる。   As shown in FIG. 6, the liquid crystal devices 822 to 824 have a basic structure in which a liquid crystal layer 50 is sandwiched between a TFT array substrate 10 and a counter substrate 20 made of transparent glass and the like that are opposed to each other vertically. Yes. As the liquid crystal mode in the liquid crystal layer 50, in addition to the TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, an ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, a VAN (Vertical Aligned Nematic) mode, or the like can be adopted.

TFTアレイ基板10は、ガラスや石英等の透光性の基板本体10Aを備えており、基板本体10Aの内面側(液晶層50が設けられた側)には、マトリクス状に配置されたそれぞれの画素に対応して設けられるTFT30、ITO等の透明導電膜からなる画素電極9等が設けられている。基板本体10Aの内面側に、酸化シリコン等からなる下地絶縁膜31が形成され、下地絶縁膜31上に島状にパターニングされたシリコン膜等からなる半導体層60が形成されている。半導体層60を覆って、酸化シリコンや窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜42が形成されており、ゲート絶縁膜42を介して前記半導体層60と対向する位置にゲート電極61が形成されている。ゲート電極61は、実際には図5に示した走査線3aと電気的に接続されている。ゲート電極61及びゲート絶縁膜42を覆って、酸化シリコン等からなる第1層間絶縁膜32が形成されており、第1層間絶縁膜32とゲート絶縁膜42とを貫通して半導体層60に達するコンタクトホールを介して、第1層間絶縁膜32上に形成されたソース電極62とドレイン電極63とが前記半導体層60と電気的に接続されている。上記ソース電極62は、実際には図5に示したデータ線6aと電気的に接続されている。ソース電極62、ドレイン電極63、及び第1層間絶縁膜32を覆って、酸化シリコンや樹脂材料からなる第2層間絶縁膜33が形成されている。第2層間絶縁膜33を貫通して前記ドレイン電極63に達するコンタクトホールを介して、第2層間絶縁膜33上に形成された画素電極9とドレイン電極64とが電気的に接続されており、かかる導電接続構造によって画素電極9とTFT30とが電気的に接続されている。画素電極9を覆うように、液晶層50の配向を制御する配向膜16が画像表示領域全体にわたって設けられている。配向膜16は酸化シリコンの斜方蒸着膜等からなる無機配向膜であり、その膜厚は10nm〜100nm(例えば25nm)である。   The TFT array substrate 10 includes a translucent substrate body 10A made of glass, quartz, or the like, and is arranged in a matrix on the inner surface side (the side on which the liquid crystal layer 50 is provided) of the substrate body 10A. A TFT 30 provided corresponding to the pixel, a pixel electrode 9 made of a transparent conductive film such as ITO, and the like are provided. A base insulating film 31 made of silicon oxide or the like is formed on the inner surface side of the substrate body 10A, and a semiconductor layer 60 made of a silicon film or the like patterned in an island shape is formed on the base insulating film 31. A gate insulating film 42 made of silicon oxide, silicon nitride or the like is formed so as to cover the semiconductor layer 60, and a gate electrode 61 is formed at a position facing the semiconductor layer 60 with the gate insulating film 42 interposed therebetween. The gate electrode 61 is actually electrically connected to the scanning line 3a shown in FIG. A first interlayer insulating film 32 made of silicon oxide or the like is formed to cover the gate electrode 61 and the gate insulating film 42, and reaches the semiconductor layer 60 through the first interlayer insulating film 32 and the gate insulating film 42. A source electrode 62 and a drain electrode 63 formed on the first interlayer insulating film 32 are electrically connected to the semiconductor layer 60 through the contact holes. The source electrode 62 is actually electrically connected to the data line 6a shown in FIG. A second interlayer insulating film 33 made of silicon oxide or a resin material is formed so as to cover the source electrode 62, the drain electrode 63, and the first interlayer insulating film 32. The pixel electrode 9 formed on the second interlayer insulating film 33 and the drain electrode 64 are electrically connected through a contact hole that penetrates the second interlayer insulating film 33 and reaches the drain electrode 63. With this conductive connection structure, the pixel electrode 9 and the TFT 30 are electrically connected. An alignment film 16 that controls the alignment of the liquid crystal layer 50 is provided over the entire image display region so as to cover the pixel electrode 9. The alignment film 16 is an inorganic alignment film made of a silicon oxide oblique vapor deposition film or the like, and has a film thickness of 10 nm to 100 nm (for example, 25 nm).

一方、対向基板20は、TFT基板10と同様、ガラスや石英等の透光性の基板本体20Aを備えており、基板本体20Aの内面側(液晶層50が設けられた側)には、遮光膜23が設けられている。遮光膜23は、TFT30や配線等(データ線6a、走査線3a等)が形成される各画素の縁に沿って格子状に設けられている。遮光膜23によって照明光が遮られる領域が非照明領域であり、遮光膜23の開口部を通して照明光が透過する領域が照明領域である。照明領域のみが表示に寄与する。基板本体20Aの内面には、遮光膜23を覆って絶縁膜23aが形成されており、絶縁膜23a上にITO等の透明導電膜からなる対向電極21が全面に設けられている。さらに対向電極21を覆うように、液晶層50の配向を制御する配向膜22が画像表示領域全体にわたって設けられている。配向膜22も酸化シリコンの斜方蒸着膜等からなる無機配向膜であり、その膜厚は10nm〜100nm(例えば25nm)である。   On the other hand, the counter substrate 20 includes a translucent substrate main body 20A such as glass or quartz, like the TFT substrate 10, and the inner surface side (the side where the liquid crystal layer 50 is provided) of the substrate main body 20A is shielded from light. A film 23 is provided. The light shielding film 23 is provided in a lattice shape along the edge of each pixel on which the TFT 30 and wirings (data line 6a, scanning line 3a, etc.) are formed. A region where the illumination light is blocked by the light shielding film 23 is a non-illumination region, and a region where the illumination light is transmitted through the opening of the light shielding film 23 is an illumination region. Only the illumination area contributes to the display. An insulating film 23a is formed on the inner surface of the substrate body 20A so as to cover the light shielding film 23, and a counter electrode 21 made of a transparent conductive film such as ITO is provided on the entire surface of the insulating film 23a. Further, an alignment film 22 for controlling the alignment of the liquid crystal layer 50 is provided over the entire image display region so as to cover the counter electrode 21. The alignment film 22 is also an inorganic alignment film made of an oblique deposition film of silicon oxide or the like, and has a film thickness of 10 nm to 100 nm (for example, 25 nm).

このような液晶装置822〜824では、図1に示した偏光素子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9,21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素子834,835,836に入射し、偏光素子の透過軸に平行な成分の光のみが偏光素子834〜836を透過して表示に利用される。   In such liquid crystal devices 822 to 824, the phase control of linearly polarized light entering through the polarizing elements 831, 832, and 833 shown in FIG. 1 is performed. That is, the drive control of the liquid crystal layer 50 is performed by the voltage applied to the electrodes 9 and 21, and the phase of the incident light is controlled. The phase-controlled light is incident on the polarizing elements 834, 835, and 836 disposed on the light exit side, and only light having a component parallel to the transmission axis of the polarizing element is transmitted through the polarizing elements 834 to 836 for display. Used.

液晶装置822〜824で変調され、偏光素子831〜836を透過した各色光は、上述した通り、クロスダイクロイックプリズム825に入射して合成され、かかる合成光は、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。   As described above, each color light modulated by the liquid crystal devices 822 to 824 and transmitted through the polarizing elements 831 to 836 is incident on the cross dichroic prism 825 and synthesized. The synthesized light is projected by the projection lens 826 which is a projection optical system. The image is projected on the screen 827 and the image is enlarged and displayed.

本実施の形態では、偏光素子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素子1(831〜836)を構成している。また、当該偏光素子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。   In the present embodiment, no organic material is used for the polarizing element 1 (831 to 836). That is, the polarizing element 1 (831-836) is comprised from an inorganic material and / or a metal material, excluding the organic material which may be deteriorated by the high energy light supplied from a metal halide lamp. Moreover, since the said polarizing element 1 (831-836) is manufactured by the method as shown below, manufacturing cost is also cheap and it has become very reliable.

(偏光素子の製造方法)
以下、図2及び図3に示した偏光素子(光学素子)1の製造方法の一例について、図7〜図11を参照して説明する。図7は本実施形態の偏光素子の製造方法を説明するための断面工程図である。図8及び図9は本実施形態の製造方法におけるワイヤーグリッドの構造について説明するために要部を拡大して示す断面構成図である。図10及び図11は、それぞれ図8及び図9に示す構造のワイヤーグリッドを備えた偏光素子の光学特性を示す図である。
(Polarizing element manufacturing method)
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the polarizing element (optical element) 1 shown in FIGS. 2 and 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional process diagram for explaining the manufacturing method of the polarizing element of this embodiment. 8 and 9 are enlarged cross-sectional views showing the main part in order to explain the structure of the wire grid in the manufacturing method of this embodiment. 10 and 11 are diagrams showing optical characteristics of a polarizing element including a wire grid having the structure shown in FIGS. 8 and 9, respectively.

まず、図7(a)に示すように、ガラス基板等からなる基板11A上に、透光性の誘電体材料である酸化シリコンからなる下地絶縁膜15を形成し、下地絶縁膜15上に、アルミニウムからなるベタ状の金属層12aを形成する。ここでは、蒸着法或いはスパッタ法等の成膜手段を用いることができる。なお、金属層12aを構成する金属としては、アルミニウム以外にも、例えば金、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、若しくはその合金のいずれかを用いることができる。また、下地絶縁膜15としては、酸化シリコンに限らず、種々の透光性の誘電体材料を用いることができ、例えば窒化シリコンや酸化窒化シリコンであってもよい。   First, as shown in FIG. 7A, a base insulating film 15 made of silicon oxide, which is a translucent dielectric material, is formed on a substrate 11A made of a glass substrate or the like, and on the base insulating film 15, A solid metal layer 12a made of aluminum is formed. Here, film forming means such as vapor deposition or sputtering can be used. In addition to aluminum, the metal constituting the metal layer 12a is, for example, gold, copper, palladium, platinum, rhodium, silicon, nickel, cobalt, manganese, iron, chromium, titanium, ruthenium, niobium, neodymium, ytterbium, Any of yttrium, molybdenum, indium, bismuth, or an alloy thereof can be used. The base insulating film 15 is not limited to silicon oxide, and various light-transmitting dielectric materials can be used. For example, silicon nitride or silicon oxynitride may be used.

次に、金属層12a上にレジストをスピンコートにより塗布し、これをベークして、レジスト膜を形成する。その後、露光、現像処理を施し、図7(b)に示すように、線状の平面形状のレジスト14aを形成する。具体的には、上記レジスト膜に対して、形成されるレジスト14aが縞状に配置されるよう選択的にレーザー照射を行う。先に記載のように、形成されるレジスト14aのピッチは60〜80nm程度であるから、可視光の波長以下の微細な縞状パターンを形成可能な干渉露光法(ここでは二光束干渉露光)を用いる。このような露光を行った後、ベーク(PEB)を行い、さらにエッチングによりレジスト膜の露光部分を取り除くことで、図7(b)に示したパターンを有するレジスト14aを形成することができる。   Next, a resist is applied onto the metal layer 12a by spin coating and baked to form a resist film. Thereafter, exposure and development processes are performed to form a linear planar resist 14a as shown in FIG. 7B. Specifically, laser irradiation is selectively performed on the resist film so that the resists 14a to be formed are arranged in stripes. As described above, since the pitch of the resist 14a to be formed is about 60 to 80 nm, an interference exposure method (here, two-beam interference exposure) capable of forming a fine striped pattern having a wavelength of visible light or less is used. Use. After such exposure, baking (PEB) is performed, and the exposed portion of the resist film is removed by etching, whereby the resist 14a having the pattern shown in FIG. 7B can be formed.

続いて、形成したレジスト14aをマスクとして金属層12aをエッチングし、さらにレジスト14aを除去することで、図7(c)に示すような金属膜12Mを形成する。その後、金属膜12Mが形成された基板11Aを、酸素雰囲気下で加熱処理(例えば400℃、60分)することで、金属膜12Mの表面にその構成材料(アルミニウム)の酸化膜(酸化アルミニウム)からなる誘電体膜12D2を形成する。以上の工程により、図7(d)に示すワイヤーグリッド12を備えた偏光素子1を製造することができる。   Subsequently, the metal layer 12a is etched using the formed resist 14a as a mask, and the resist 14a is removed to form a metal film 12M as shown in FIG. 7C. Thereafter, the substrate 11A on which the metal film 12M is formed is subjected to a heat treatment (for example, 400 ° C., 60 minutes) in an oxygen atmosphere, whereby an oxide film (aluminum oxide) of the constituent material (aluminum) is formed on the surface of the metal film 12M. A dielectric film 12D2 made of is formed. Through the above steps, the polarizing element 1 including the wire grid 12 shown in FIG. 7D can be manufactured.

上記工程では、加熱処理時の気体雰囲気として酸素ガス雰囲気を用いているが、かかる気体雰囲気については、金属膜12Mの材質に応じて変更することができる。すなわち、金属膜12Mの構成材料と反応して誘電体膜を形成可能な気体であれば用いることができ、酸素のほか、窒素、炭化水素、フッ素、もしくはこれらの混合ガスを用いることができる。また、加熱処理の温度や時間についても適宜変更することが可能である。ただし、金属膜12Mや基板11Aの保護や製造効率の観点から、加熱温度は800℃以下、加熱時間は2時間以下とすることが好ましい。   In the above process, an oxygen gas atmosphere is used as the gas atmosphere during the heat treatment, but the gas atmosphere can be changed according to the material of the metal film 12M. That is, any gas that can form a dielectric film by reacting with the constituent material of the metal film 12M can be used, and in addition to oxygen, nitrogen, hydrocarbon, fluorine, or a mixed gas thereof can be used. Moreover, it is possible to change suitably also about the temperature and time of heat processing. However, from the viewpoint of protection of the metal film 12M and the substrate 11A and manufacturing efficiency, it is preferable that the heating temperature is 800 ° C. or less and the heating time is 2 hours or less.

本実施形態の製造方法によれば、上記気体雰囲気下での加熱処理によって、偏光素子の光学特性を調整することができるようになっている。図8は、図7(c)に示した加熱処理を施す前の金属膜12Mの断面構造を示す図であり、図9は、図7(d)に示した加熱処理後のワイヤーグリッド12の断面構造を示す図である。   According to the manufacturing method of the present embodiment, the optical characteristics of the polarizing element can be adjusted by the heat treatment under the gas atmosphere. FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of the metal film 12M before the heat treatment shown in FIG. 7C, and FIG. 9 shows the wire grid 12 after the heat treatment shown in FIG. It is a figure which shows a cross-sectional structure.

図7(c)に示した工程においてパターン形成される金属膜12Mの断面構造を見ると、図8に示すように、下地絶縁膜15上に形成された金属膜12Mの表面に、金属膜12Mを構成するアルミニウムの自然酸化膜12D1が形成されたものとなっている。このように金属膜表面に自然酸化膜が形成された構造は、従来公知の製造方法により作製されたワイヤーグリッド型の偏光素子におけるワイヤーグリッドの断面構造と同様である。
図8に示す上記構造を具備した偏光素子について透過率及びコントラストを測定したところ、図10に示すような結果が得られている。測定に供した偏光素子におけるワイヤーグリッドのライン幅Lは80nm、ワイヤーグリッド間のスペース幅Sは60nm、ワイヤーグリッドの形成高さは160nmである。また、図10に示す透過率は、偏光素子の透過軸に平行な直線偏光(p波)を入射させたときの入射光に対する透過光の強度比であり、コントラストは前記p波の透過率Tpに対する偏光素子の透過軸と直交する直線偏光(s波)の透過率Tsの強度比Tp/Tsである。
When the cross-sectional structure of the metal film 12M patterned in the process shown in FIG. 7C is viewed, the metal film 12M is formed on the surface of the metal film 12M formed on the base insulating film 15 as shown in FIG. The natural oxide film 12D1 made of aluminum is formed. Thus, the structure in which the natural oxide film is formed on the surface of the metal film is the same as the cross-sectional structure of the wire grid in the wire grid type polarizing element manufactured by a conventionally known manufacturing method.
When the transmittance and contrast of the polarizing element having the above structure shown in FIG. 8 were measured, the results shown in FIG. 10 were obtained. The line width L of the wire grid in the polarizing element subjected to the measurement is 80 nm, the space width S between the wire grids is 60 nm, and the formation height of the wire grid is 160 nm. The transmittance shown in FIG. 10 is the intensity ratio of the transmitted light to the incident light when linearly polarized light (p wave) parallel to the transmission axis of the polarizing element is incident, and the contrast is the transmittance Tp of the p wave. Is the intensity ratio Tp / Ts of the transmittance Ts of linearly polarized light (s wave) orthogonal to the transmission axis of the polarizing element.

これに対して、本実施形態の製造方法により得られる偏光素子のワイヤーグリッド12の断面構造は、図9に示すように、金属膜12Mの表面に、金属膜12Mを構成するアルミニウムの酸化物からなる誘電体膜12D2が形成されたものとなっている。この誘電体膜12D2は、図7(d)に示した工程における酸素ガス雰囲気下での加熱処理により形成されたものであり、その膜厚は、図8に示した自然酸化膜12D1の膜厚に比して相当程度大きく、本発明に係る製造方法を用いて得られるワイヤーグリッドに特徴的な構造である。さらに本発明に係る製造方法を用いた場合、下地絶縁膜15、基板11A側からの加熱処理に伴うガス成分の拡散により、金属膜12Mと下地絶縁膜15(下地絶縁膜を設けない場合には基板)との間に誘電体層12D3が形成されることもある。誘電体膜12D2とともにこのような誘電体層12D3が形成されている構造も、本発明に係る製造方法を用いて得られるワイヤーグリッドに特徴的なものである。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the cross-sectional structure of the wire grid 12 of the polarizing element obtained by the manufacturing method of the present embodiment is formed from an aluminum oxide constituting the metal film 12M on the surface of the metal film 12M. A dielectric film 12D2 is formed. This dielectric film 12D2 is formed by heat treatment in an oxygen gas atmosphere in the step shown in FIG. 7D, and the film thickness thereof is the film thickness of the natural oxide film 12D1 shown in FIG. This structure is considerably larger than that of the wire grid and is characteristic of the wire grid obtained by using the manufacturing method according to the present invention. Further, when the manufacturing method according to the present invention is used, the metal film 12M and the base insulating film 15 (when the base insulating film is not provided) due to diffusion of the gas component accompanying the heat treatment from the base insulating film 15 and the substrate 11A side. A dielectric layer 12D3 may be formed between the substrate and the substrate. The structure in which such a dielectric layer 12D3 is formed together with the dielectric film 12D2 is also characteristic of a wire grid obtained using the manufacturing method according to the present invention.

なお、誘電体膜12D2の膜厚は、製造する偏光素子1の光学特性に応じて変化するものであり、ワイヤーグリッドのデューティー比(上記ライン幅Lとスペース幅Sとの比L/S)が同じであれば、高透過率のものほど誘電体膜12D2の膜厚が大きくなる。   The film thickness of the dielectric film 12D2 varies depending on the optical characteristics of the polarizing element 1 to be manufactured, and the duty ratio of the wire grid (ratio L / S between the line width L and the space width S) is If they are the same, the film thickness of the dielectric film 12D2 increases as the transmittance increases.

図11は、本実施形態の製造方法により得られた偏光素子1の透過率及びコントラストの測定結果である。測定に供した偏光素子は、図8に結果を示した測定に供した偏光素子にさらに酸素ガス雰囲気下で400℃、60分の加熱処理を施したものである。図10と図11とを比較すると、550nm以上の波長域での透過率はほぼ同等であるが、図11に示した本実施形態の偏光素子1は、400nm〜500nmの範囲における透過率が向上しており、具体的には、450nmにおける透過率が、図10に示すグラフでは60.3%であるのに対し、図11に示すグラフでは68.4%と、8%程度向上している。   FIG. 11 shows the measurement results of the transmittance and contrast of the polarizing element 1 obtained by the manufacturing method of the present embodiment. The polarizing element subjected to the measurement is obtained by subjecting the polarizing element subjected to the measurement whose result is shown in FIG. 8 to heat treatment at 400 ° C. for 60 minutes in an oxygen gas atmosphere. Comparing FIG. 10 and FIG. 11, the transmittance in the wavelength region of 550 nm or more is almost the same, but the polarizing element 1 of this embodiment shown in FIG. 11 has improved transmittance in the range of 400 nm to 500 nm. Specifically, the transmittance at 450 nm is 60.3% in the graph shown in FIG. 10 and 68.4% in the graph shown in FIG. 11, an improvement of about 8%. .

以上のような偏光素子の製造方法によると、有機材料を用いない偏光素子1を簡便に製造することができ、該製造される偏光素子1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11A上に、導電体としてのワイヤーグリッド12を縞状に形成することができ、この縞のピッチを140nm(可視光の波長以下)に設定しているため、金属ワイヤーグリッド型の偏光素子1として機能することとなる。   According to the manufacturing method of the polarizing element as described above, it is possible to easily manufacture the polarizing element 1 that does not use an organic material, and the manufactured polarizing element 1 is extremely excellent in light resistance and heat resistance. . Further, the wire grid 12 as a conductor can be formed in a striped pattern on the substrate 11A made of a dielectric, and the pitch of the stripe is set to 140 nm (the wavelength of visible light or less). It functions as the grid-type polarizing element 1.

また、上記製造方法によれば、気体雰囲気下での加熱処理という簡便な工程により、所望の透過率を具備した偏光素子1を製造することができる。つまり、従来の製造方法では、ワイヤーグリッドのデューティ比L/Sを変更することでしか実現することができなかった光学特性の調整を、金属膜12Mの形成工程を同一としたまま実施することができるのである。従って、従来はフォトリソグラフィ工程の分解能等に起因する制限により実現することが困難であった高透過率の偏光素子1を簡便な工程を用いて極めて容易に製造することができる。具体的には、レジスト膜の露光に干渉露光法を用いる場合、2つの光束を光学的に干渉させて縞状の露光パターンを得るため、露光領域の幅と非露光領域の幅とが同一(デューティ比L/Sが1)になるのが通常であり、デューティ比を1から大きく異ならせるのは極めて困難である。これに対して、本発明に係る製造方法によれば、金属膜12Mの形成時はデューティ比が1であっても、形成する誘電体膜12D2の膜厚を変化させることで容易に偏光素子1の光学特性を弔意制することができる。   Moreover, according to the said manufacturing method, the polarizing element 1 which comprises the desired transmittance | permeability can be manufactured according to the simple process of the heat processing in gas atmosphere. That is, in the conventional manufacturing method, the adjustment of the optical characteristics, which can only be realized by changing the duty ratio L / S of the wire grid, can be performed with the same formation process of the metal film 12M. It can be done. Therefore, it is possible to manufacture the polarizing element 1 having a high transmittance, which has conventionally been difficult to realize due to limitations due to the resolution of the photolithography process, by using a simple process. Specifically, when the interference exposure method is used for the exposure of the resist film, the width of the exposure region is the same as the width of the non-exposure region in order to obtain a striped exposure pattern by optically interfering two light beams ( The duty ratio L / S is usually 1), and it is extremely difficult to make the duty ratio greatly different from 1. On the other hand, according to the manufacturing method of the present invention, even when the duty ratio is 1 when the metal film 12M is formed, the polarizing element 1 can be easily changed by changing the film thickness of the dielectric film 12D2 to be formed. It is possible to control the optical characteristics.

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。また、本実施の形態では、プロジェクタとして投射型のものを例示したが、直視型のプロジェクタに対しても、上記偏光素子1を用いることが可能である。   In the present embodiment, an example in which an optical element having a fine structure is used as a polarizing element has been described. However, it is also possible to use it as a diffraction element, a PBS (Polarized Beam Splitter), or a retardation plate. In the present embodiment, a projector is exemplified as the projector. However, the polarizing element 1 can also be used for a direct-view projector.

実施形態に係るプロジェクタの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to an embodiment. 図1のプロジェクタに備えられた偏光素子の斜視構成図。FIG. 2 is a perspective configuration diagram of a polarizing element provided in the projector of FIG. 1. 同、平面構成図及び断面構成図(作用説明図)。FIG. 2 is a plan configuration diagram and a sectional configuration diagram (operation explanatory diagram). 図1のプロジェクタに備えられた液晶装置の全体構成図。FIG. 2 is an overall configuration diagram of a liquid crystal device provided in the projector of FIG. 1. 同、等価回路図。Equivalent circuit diagram. 同、概略断面図。FIG. 偏光素子の製造工程を示す断面工程図。Sectional process drawing which shows the manufacturing process of a polarizing element. 偏光素子の要部を拡大して示す断面構成図。The cross-sectional block diagram which expands and shows the principal part of a polarizing element. 偏光素子の要部を拡大して示す断面構成図。The cross-sectional block diagram which expands and shows the principal part of a polarizing element. 図8に示す偏光素子の光学特性を示すグラフ。The graph which shows the optical characteristic of the polarizing element shown in FIG. 図9に示す偏光素子の光学特性を示すグラフ。The graph which shows the optical characteristic of the polarizing element shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,831〜836…偏光素子(光学素子)、11A…基板、12…ワイヤーグリッド、13…溝、822〜824 液晶装置(光変調装置)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,831-836 ... Polarizing element (optical element), 11A ... Substrate, 12 ... Wire grid, 13 ... Groove, 822-824 Liquid crystal device (light modulation device)

Claims (7)

透光性の誘電体基板上に金属層を形成する工程と、
前記金属層をパターニングしてグリッド状の金属膜を形成する工程と、
前記グリッド状の金属膜を気体雰囲気中で加熱処理して前記金属膜の表面部を改質する工程と
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
Forming a metal layer on a translucent dielectric substrate;
Patterning the metal layer to form a grid-like metal film;
And a step of modifying the surface portion of the metal film by heat-treating the grid-shaped metal film in a gas atmosphere.
前記加熱処理により前記気体雰囲気のガス成分と前記グリッド状の金属膜の金属成分とを反応させ、前記グリッド状の金属膜の表面部に前記金属成分と前記ガス成分との化合物を主成分とする誘電体膜を形成す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。   The gas component of the gas atmosphere and the metal component of the grid-like metal film are reacted by the heat treatment, and a compound of the metal component and the gas component is a main component on the surface portion of the grid-like metal film. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein a dielectric film is formed. 前記気体雰囲気を、酸素、窒素、炭化水素、フッ素、もしくはこれらの混合ガスにより形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子の製造方法。   3. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the gas atmosphere is formed by oxygen, nitrogen, hydrocarbon, fluorine, or a mixed gas thereof. 前記金属層を、銀、金、銅、パラジウム、白金、アルミニウム、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、ビスマスから選ばれる金属、ないしこれらの合金により形成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。   The metal layer is selected from silver, gold, copper, palladium, platinum, aluminum, rhodium, silicon, nickel, cobalt, manganese, iron, chromium, titanium, ruthenium, niobium, neodymium, ytterbium, yttrium, molybdenum, indium, and bismuth. 4. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the optical element is formed of a metal or an alloy thereof. 前記加熱処理におけるグリッド状の金属膜の加熱温度が800℃以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein a heating temperature of the grid-like metal film in the heat treatment is 800 ° C. or less. 請求項1から5のいずれか1項に記載の製造方法により得られた光学素子を偏光素子として備えたことを特徴とする液晶装置。   6. A liquid crystal device comprising an optical element obtained by the production method according to claim 1 as a polarizing element. 請求項1から5のいずれか1項に記載の製造方法により得られた光学素子を偏光素子として備えたことを特徴とする投射型表示装置。   A projection type display device comprising an optical element obtained by the manufacturing method according to claim 1 as a polarizing element.
JP2005377771A 2005-12-28 2005-12-28 Method for manufacturing optical element, liquid crystal device, and projection-type display device Withdrawn JP2007178763A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005377771A JP2007178763A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Method for manufacturing optical element, liquid crystal device, and projection-type display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005377771A JP2007178763A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Method for manufacturing optical element, liquid crystal device, and projection-type display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007178763A true JP2007178763A (en) 2007-07-12

Family

ID=38304007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005377771A Withdrawn JP2007178763A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Method for manufacturing optical element, liquid crystal device, and projection-type display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007178763A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010145608A (en) * 2008-12-17 2010-07-01 Seiko Epson Corp Polarizing element, method of manufacturing the same, liquid crystal device, electronic equipment, and projection type display
JP2010145609A (en) * 2008-12-17 2010-07-01 Seiko Epson Corp Polarizing element, method of manufacturing the same, liquid crystal device, electronic equipment, and projection type display
JP2010210706A (en) * 2009-03-06 2010-09-24 Seiko Epson Corp Polarizing element
JP2012002971A (en) * 2010-06-16 2012-01-05 Seiko Epson Corp Polarizing element and method for manufacturing the same, liquid crystal device and electronic equipment
JP2012002972A (en) * 2010-06-16 2012-01-05 Seiko Epson Corp Polarization element and method for manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic device
JP2012098469A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Seiko Epson Corp Polarization element and manufacturing method therefor, projector, liquid crystal device, and electronic apparatus
WO2012115059A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-30 旭硝子株式会社 Fine structure form and liquid-crystal display device comprising fine structure form
JP2013130598A (en) * 2011-12-20 2013-07-04 Ricoh Co Ltd Wire grid element, and polarization image pickup device and projector using the wire grid element
KR20130106052A (en) * 2012-03-19 2013-09-27 동우 화인켐 주식회사 Reflecting polarizer and method of the same
KR20160105786A (en) 2014-01-15 2016-09-07 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 Polarizer, polarizer manufacturing method, optical alignment device and mounting method of polarizer

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010145609A (en) * 2008-12-17 2010-07-01 Seiko Epson Corp Polarizing element, method of manufacturing the same, liquid crystal device, electronic equipment, and projection type display
JP2010145608A (en) * 2008-12-17 2010-07-01 Seiko Epson Corp Polarizing element, method of manufacturing the same, liquid crystal device, electronic equipment, and projection type display
US8467017B2 (en) 2008-12-17 2013-06-18 Seiko Epson Corporation Polarizing element, method for producing same, liquid crystal device, electronic apparatus, and projection display
US8471984B2 (en) 2008-12-17 2013-06-25 Seiko Epson Corporation Polarizing element, method for producing same, liquid crystal device, electronic apparatus, and projection display
JP2010210706A (en) * 2009-03-06 2010-09-24 Seiko Epson Corp Polarizing element
USRE45993E1 (en) 2010-06-16 2016-05-03 Seiko Epson Corporation Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus
JP2012002971A (en) * 2010-06-16 2012-01-05 Seiko Epson Corp Polarizing element and method for manufacturing the same, liquid crystal device and electronic equipment
JP2012002972A (en) * 2010-06-16 2012-01-05 Seiko Epson Corp Polarization element and method for manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic device
USRE49885E1 (en) 2010-06-16 2024-03-26 Seiko Epson Corporation Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus
USRE47179E1 (en) 2010-06-16 2018-12-25 Seiko Epson Corporation Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus
KR101304813B1 (en) 2010-06-16 2013-09-05 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Polarization device, method of manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus
JP2012098469A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Seiko Epson Corp Polarization element and manufacturing method therefor, projector, liquid crystal device, and electronic apparatus
CN103392135A (en) * 2011-02-22 2013-11-13 旭硝子株式会社 Fine structure form and liquid-crystal display device comprising fine structure form
JPWO2012115059A1 (en) * 2011-02-22 2014-07-07 旭硝子株式会社 Fine structure molded body and liquid crystal display device provided with the fine structure molded body
WO2012115059A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-30 旭硝子株式会社 Fine structure form and liquid-crystal display device comprising fine structure form
JP2013130598A (en) * 2011-12-20 2013-07-04 Ricoh Co Ltd Wire grid element, and polarization image pickup device and projector using the wire grid element
KR20130106052A (en) * 2012-03-19 2013-09-27 동우 화인켐 주식회사 Reflecting polarizer and method of the same
KR101866437B1 (en) * 2012-03-19 2018-06-11 동우 화인켐 주식회사 Reflecting polarizer and method of the same
KR20160105786A (en) 2014-01-15 2016-09-07 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 Polarizer, polarizer manufacturing method, optical alignment device and mounting method of polarizer
KR20180098688A (en) 2014-01-15 2018-09-04 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 Polarizer, polarizer manufacturing method, optical alignment device and mounting method of polarizer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007178763A (en) Method for manufacturing optical element, liquid crystal device, and projection-type display device
US7480017B2 (en) Microdisplay
US7755717B2 (en) Polarizing element, polarizing element manufacturing method, liquid crystal device, and projection display
US8619215B2 (en) Optical element, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus
US20080137010A1 (en) Polarizing element, method for manufacturing the same, liquid crystal device and electronic apparatus
US20090109377A1 (en) Optical element, liquid crystal device, and electronic apparatus
US9164307B2 (en) Polarizer, polarizer producing process, projector, liquid crystal device, and electronic device
JP5045249B2 (en) Manufacturing method of polarizing element
JP4858460B2 (en) Liquid crystal device and manufacturing method thereof
US7894020B2 (en) Polarizing device, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and projection display device
JP2007017762A (en) Method for manufacturing wire grid polarizer, liquid crystal apparatus and projector
JP2012002972A (en) Polarization element and method for manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic device
JP6318881B2 (en) Microlens array substrate, microlens array substrate manufacturing method, electro-optical device, and electronic apparatus
JP5145635B2 (en) Liquid crystal device and projection display device
JP6044358B2 (en) Electro-optical device substrate, electro-optical device, and electronic apparatus
JP4501813B2 (en) Optical element manufacturing method and projection display device
JP5045327B2 (en) Polarizing element and manufacturing method thereof, liquid layer device, electronic device
JP2007101921A (en) Liquid crystal apparatus and projection display device
JP5182060B2 (en) Polarizing element and manufacturing method of polarizing element, liquid crystal device, electronic device, and projection display device
JP3520401B2 (en) Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel using the same, and projection display device
JP3873693B2 (en) Liquid crystal device and projection display device
JP4552947B2 (en) Condensing substrate, electro-optical device, substrate for electro-optical device, projector, and electronic apparatus
JP2003167246A (en) Substrate for liquid crystal device and method for manufacturing the same, liquid crystal device, projection type display device
JP2007047251A (en) Method of manufacturing optical element and projection type display apparatus
JP2007052317A (en) Manufacturing method of optical element and projection type display device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20090303