JP2008216864A - 偏光素子、偏光素子の製造方法、液晶装置、投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた光学特性を有し、部品点数の削減及び液晶装置の高機能化を実現可能とする偏光素子の製造方法、偏光素子、液晶装置、投射型表示装置を提供する。
【解決手段】基板上に金属膜を形成し、該金属膜をパターン形成することにより複数の金属突起体を形成する工程と、有機材料からなる基材に、金属突起体を保護する保護層を構成する前駆体溶液を塗布する工程Ｓ１Ｂと、前駆体溶液に金属突起体の先端が浸漬するように、基材上に基板を載置させる搭載工程Ｓ５と、前駆体溶液を乾燥させて保護層を形成し、該保護層を介して基材と基板とを接合する接合工程Ｓ６と、保護層から基材を除去する基材除去工程Ｓ７と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、偏光素子、偏光素子の製造方法、液晶装置、投射型表示装置に関するものである。

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、一対の基板間の内側には、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置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ほか、透明な基板（ガラス基板）上に金属からなるグリッドが敷き詰められた構成となるワイヤーグリッド型の偏光板が知られている。このワイヤーグリッド型偏光板の一番の特徴は、無機材料から構成したため耐久性が優れている点である。このようなワイヤーグリッドとしては、例えば特許文献１，２のような技術が開示されている。
特表２００３−５１９８１８号公報 特表２００２−５２０６７７号公報

最近では、ワイヤーグリッド型偏光板を単体での使用のみならず液晶パネル内へ組み込む技術が提案されている。このように、偏光素子を内蔵することで部品点数の削減や液晶パネルの高機能化に大きく貢献する。また、ワイヤーグリッド型の偏光素子は、その光学特性がグリッド（導電部材）間に介在する材質に影響を受けることが知られており、グリッド間には屈折率が１となる材料、すなわち空気（若しくは真空雰囲気）が介在した状態とすることが望ましい。

上記した特許文献１は、グリッド間材料に着目しており、空気（もしくは真空）が封入された構造とすることが可能である。しかしながら、特許文献１の偏光素子をセル内に配置する場合には、画素領域のみにカバーガラスを設置しなければならないことや、カバーガラスを配置することによってセル厚が増加する点からも実現性は極めて低い。さらに、特許文献１では具体的な製造方法までは言及されていない。また、特許文献２には、ワイヤーグリッド型の偏光素子を内蔵した技術が開示されているが、グリッド間が平坦化層で埋め込まれているため光学特性が低くなる虞がある。

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、優れた光学特性を有し、部品点数の削減及び液晶装置の高機能化を実現可能とする偏光素子の製造方法、偏光素子、液晶装置、投射型表示装置を提供することを目的としている。

本発明の偏光素子の製造方法は、上記課題を解決するために、基板上に金属膜を形成し、該金属膜をパターニングすることにより複数の金属細線を形成する工程と、基材に、金属細線を保護する保護層を構成するガラス前駆体溶液を塗布する工程と、ガラス前駆体溶液に金属細線の先端を浸漬するように、基材上に基板を載置させる工程と、ガラス前駆体溶液を乾燥させて保護層を形成し、該保護層を介して基材と基板とを接合する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、乾燥によりガラス前駆体溶液が硬化して保護層が形成され、保護層の形成と同時に基材が基板に接合される。基材上に基板を載置する際、ガラス前駆体溶液に金属細線の先端を浸漬させた状態とすることにより、金属細線による毛細管力（毛細管現象）によってガラス前駆体溶液が金属細線の側周部に拡展する。このとき、毛細管力の作用と同時にガラス前駆体溶液の重力の作用も働くことから、該前駆躯体溶液の重力によってその拡展が金属細線の先端のみに留まることになる。そのため、金属細線同士のピッチがガラス前駆体溶液によって狭められることもなく、簡単且つ確実に基材及び金属細線を接合することができる。ガラス前駆体溶液の拡展については後の詳細な説明において詳しく説明する。

このような金属細線同士の毛細管力とガラス前駆体溶液の重力との相互作用により、基板と保護層と金属細線とによって囲まれた空間（空洞）を形成することができる。これにより、基板と保護層と金属細線とによって囲まれた空間内に、空気（もしくは真空）が封入された構成とすることができ、優れた光学特性を有する偏光素子を得ることができる。

また、基材が有機材料からなり、保護層から基材を除去する工程と、を備えることが好ましい。
このような製造方法によれば、有機材料からなる基材を保護層から除去することで偏光素子の薄型化が可能となる。したがって、偏光素子を液晶パネル内に内蔵した場合、装置全体の薄型化に大きく貢献することができる。さらに、有機材料からなる基材を保護膜から除去することによって、耐熱性及び耐光性に優れた偏光素子を得ることができる。

また、基材が無機材料からなることも好ましい。
このような製造方法によれば、無機材料からなる基材にガラス前駆体溶液が一体化して機械的強度が向上し、無機材料を用いることで耐光性、耐熱性に優れた偏光素子とすることができる。これにより、例えばプロジェクタのライトバルブ等に好適に用いることができる。

また、保護層を構成するガラス前駆体溶液は、シラン化合物を有する分散溶媒中に無機酸化物微粒子を分散してなることが好ましい。
このような製造方法によれば、保護層を構成するガラス前駆体溶液が、シラン化合物を有する分散溶媒中に無機酸化物微粒子を分散してなることから、透明性を保持しつつ、高い表面高度、及び耐腐食性を有した保護層を得ることができる。また、金属細線への緻密化、密着性（接合性）を向上させることができる。

本発明の偏光素子は、基板と、基板上に形成された多数の金属細線と、金属細線上に設けられ、該金属細線の先端を浸漬させたガラス前駆体溶液が硬化することにより構成される保護層と、を有し、隣り合う金属細線と基板と保護層とによって囲まれた領域が空間となっていることを特徴とする。
本発明の偏光素子によれば、隣り合う金属細線と基板と保護層とによって囲まれた空間（空洞）を有する構造であることから、優れた光学特性を有したものとすることができる。また、ガラス前駆体溶液が金属細線の先端を浸漬させた状態で硬化することにより、保護層と金属細線とが一体化して構成され、これらの接続が確実なものとなる。

また、ガラス前駆体溶液が、シラン化合物を有する分散溶媒中に無機酸化物微粒子を分散してなることが好ましい。
このような構成によれば、保護層を構成するガラス前駆体溶液が、シラン化合物を有する分散溶媒中に無機酸化物微粒子を分散してなることから、透明性を保持しつつ、高い表面高度、及び耐腐食性を有した保護層となる。

本発明の液晶装置は、上記偏光素子を備えたことを特徴とする。
本発明の液晶装置によれば、優れた光学特性が用いられるので、高精細な表示が可能な液晶装置を得ることができる。また、保護層から基材が除去されてなる偏光素子では、部品点数が削減されて装置全体を薄型化することができるので、液晶装置の高機能化を図ることができる。さらに、有機材料からなる基材を除去した構成の場合、耐熱性、耐光性に優れており、液晶装置の信頼性を向上させることができる。

本発明の投射型表示装置は、上記液晶装置を光変調装置として備えたことを特徴とする。
本発明の投射型表示装置によれば、光変調を良好に行うことができるので、高精度で高輝度な表示を可能とする。

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。

〔偏光素子〕
まず、本実施形態における偏光素子について、図１を参照しながら説明する。ここで、図１は偏光素子を示す断面図である。
偏光素子１は、基板１１Ａと、この基板１１Ａの表面に形成されたワイヤーグリッド偏光層１８と、基板１１Ａ上にワイヤーグリッド偏光層１８を介して設けられる保護層１３と、を備えている。

基板１１Ａは、例えばガラスや石英などの透光性材料から構成されている。基板１１Ａには、上方に向けて突出して互いに平行な複数の金属突起体１８Ａ（金属細線）が形成されている。

ワイヤーグリッド偏光層１８は、基板１１Ａ上に部分的に配置された複数の金属突起体１８Ａを有して構成されている。この金属突起体１８Ａは、平面視で縞状パターンを形成しており、例えば、幅Ｗが７０ｎｍ、高さＨが１００ｎｍ（高さは１５０ｎｍ以下とする）、ピッチＰが１４０ｎｍとなっている。

保護層１３は、金属突起体１８Ａを保護するために設けられており、複数の金属突起体１８Ａに亘ってそれらの上面側（基板１１Ａとは反対側）に配置されている。本実施形態では、保護層１３の厚さが２０〜３０ｎｍとなっており、金属突起体１８Ａの高さやピッチ等に応じて適宜設定される。この保護層１３は、樹脂中にシリカ微粒子（後述する）を均一分散してなる層であって、透明性を有し、さらに高い表面高度及び耐腐食性を有している。

このような構成の偏光素子１は、基板１１Ａ、金属突起体１８Ａ、保護層１３によって囲まれた空洞部１８Ｂ内に空気（もしくは真空）が封入された状態となっている。

なお、基板１１Ａの下面に誘電体多層膜からなる反射防止膜（図示略）を形成してもよい。

このように、偏光素子１を、基板１１Ａと金属突起体１８Ａと保護層１３とによって囲まれた空洞部１８Ｂを有する構成とすることで、空洞部１８Ｂ内には空気（もしくは真空）が封入されたものとなる。金属突起体１８Ａ間の屈折率を１とすることによって、光学特性に優れた偏光素子１を得ることができる。また、従来においてはワイヤーグリッド偏光層１８を介して一対のガラス基板が接合された構成となっていたが、本実施形態においては一方のガラス基板に替えて保護層１３が設けられた構成となっている。この保護層１３は基板１１Ａの厚さに対して遼に薄い厚さで形成できることから、偏光素子１の薄型化を実現することができる。

〔偏光素子の製造方法〕
次に、上述した構成の偏光素子の製造方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。ここで、図２は偏光素子の製造工程を示すフローチャートであり、図３の（ａ）〜（ｈ）は、偏光素子の製造工程を示す断面図である。ここで図３（ｆ）は、図３（ｅ）の要部拡大図である。
以下、図２のフローチャートに沿って図３を用いて説明する。

まず、金属膜形成工程Ｓ１Ａにおいて、図３（ａ）に示すように、ガラスや石英、プラスチック等の透光性材料からなる基板１１Ａ上に、アルミニウム（Ａｌ）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、必要に応じて、基板１１Ａの表面に不図示の下地層を形成してもよい。下地層は、例えばシリコン酸化物膜やアルミニウム酸化物膜により形成することができ、エッチングにより金属層１２ａをパターン形成する際のエッチング等による基板１１Ａの損傷を防止する機能や、金属層１２ａの密着性を改善する機能を奏する。このような下地層は、基板１１Ａの一面側に、スパッタ法等により例えばシリコン酸化膜を成膜することにより形成される。そして下地層上に上記金属層１２ａが形成されることになる。

次に、レジスト形成工程Ｓ２において、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３（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。形成されるレジスト１４ａのピッチは例えば１４０ｎｍ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３（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。

続いて、パターン形成工程Ｓ３において、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、さらにレジスト除去工程Ｓ４において、レジスト１４ａを除去することで図３（ｃ）に示すような金属突起体１８Ａを形成する。

一方、上記工程Ｓ１Ａ〜Ｓ４と並行して、前駆体塗布工程Ｓ１Ｂにおいて、図３（ｄ）に示すように有機フィルム１５（基材）を用意し、その一方の面上に、スピンコート、スプレー、印刷などを用いてガラス前駆体溶液１７を塗布する。塗布量としては、膜厚みで２０〜３０ｎｍである。塗布量が少な過ぎると、形成される保護層の耐腐食性や上記金属突起体に対する密着性に問題が生じ、塗布量が多過ぎると保護層自体の耐クラック性が低下する虞がある。

〔ガラス前駆体〕
ガラス前駆体溶液１７は、図３（ｄ）に示すように、シラン化合物を有する有機溶媒１７Ａ（分散溶媒）と、シリカ（ＳｉＯ「二酸化ケイ素」）微粒子からなる粒径の揃った無機酸化物微粒子１７Ｂと、から構成される混合溶液であって、５×１０^−３ｃＳｔ〜数１０ｃＳｔの範囲内の粘性を有している。

有機溶媒１７Ａとしては、ＩＰＡ、メタノールなどが利用され、場合によっては硬化触媒を含有したものを用いても良い。硬化触媒を含有させることによって、後述する接合工程Ｓ６においてガラス前駆体溶液１７の硬化を促進させることができる。
有機溶媒１７Ａ中における無機酸化物微粒子１７Ｂの含有量は、保護層１３として所望の被膜強度が得られるとともに、有機溶媒１７Ａ中における無機酸化物微粒子１７Ｂの均一分散を可能とする配合量とする。

また、シラン化合物として例えばＲＳｉ（ＯＲ）３が挙げられ、具体的には、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、ＴＭＯＳ（キシシラン）、ＯＤＳ（オクタデシルシリル）、ＶＴＥＳ（ビニルトリエトキシシラン）、ＡＰＴＥＳ（アミノプロピルトリエトキシシラン）などを含む。カップリング剤の種類を変えることで、各種溶媒に無機酸化物微粒子１７Ｂが安定分散する。

なお、硬化触媒としては、ガラス前駆体溶液１７の硬化反応を促進できるものであれば特に限定しない。また、分散溶媒が水であってもよい。

次に、搭載工程Ｓ５において図３（ｅ）に示すように、有機フィルム１５上に、金属突起体１８Ａの先端をガラス前駆体溶液１７に接触（浸漬）させるようにして基板１１Ａを載置する。すると、図３（ｆ）に示すように、ガラス前駆体溶液１７が毛細管現象によって金属突起体１８Ａの側周部に拡展する。つまりガラス前駆体溶液１７は、液体の表面張力として作用する、フィルム表面１５ａに対して垂直方向の力（毛細管力）によって、金属突起体１８Ａの側面に沿って上昇していく。その上昇は、毛細管力と液体自身の重力とのつり合いによって金属突起体１８Ａの先端部（ガラス前駆体溶液１７に浸漬している部分）のみに留まる。本実施形態では、金属突起体１８Ａの幅が７０ｎｍ、高さが１００ｎｍ、金属突起体１８Ａ同士のピッチが１４０ｎｍとされた構造であるため、塗布厚が例えば２０〜３０ｎｍとなるようガラス前駆体溶液１７を塗布する。このように、毛細管力によって引き上げられたガラス前駆体溶液１７によって金属突起体１８Ａ同士のピッチが狭められることのないよう、ワイヤーグリッド偏光層１８の構造に応じてガラス前駆体溶液１７の塗布量を調整する。

そして、接合工程Ｓ６において、図３（ｇ）に示すように、ガラス前駆体溶液１７を所定温度及び時間で乾燥することにより、無機酸化物微粒子が均一に分散した状態でガラス前駆体溶液１７が硬化して保護層１３が形成され、また、ガラス前駆体溶液１７の硬化と同時に有機フィルム１５と基板１１Ａとが接合する。有機フィルム１５と基板１１Ａとが保護層１３及び金属突起体１８Ａを介して接合されることにより、基板１１Ａと、金属突起体１８Ａと、保護層１３とによって囲まれる空洞部１８Ｂ（空間）が形成される。この空洞部１８Ｂには、自ずと空気が封入された状態となる。これはつまり、大気圧雰囲気下において製造を行うことで空洞部１８Ｂ内に空気が封じ込められた状態となる。このようにして、金属突起体１８Ａと空洞部１８Ｂとを有するワイヤーグリッド偏光層１８が構成される。

なお、空洞部１８Ｂ内を真空としてもよく、この場合、上記搭載工程Ｓ５、接合工程Ｓ６を真空雰囲気下で行うようにする。

本実施形態においては、ガラス前駆体溶液１７が、有機溶媒１７Ａ中にシリカ微粒子（無機酸化物微粒子１７Ｂ）を分散してなる、所謂コロイダルシリカであることから、高い硬度を有する保護層１３を得ることができる。

その後、基材除去工程Ｓ７において、図３（ｈ）に示すように、有機フィルム１５（図３（ｇ）参照）を保護層１３から除去する。有機フィルム１５を除去する方法としては、有機溶媒による溶解処理、アニール法を用いた急速加熱処理、紫外光を照射する分解処理などによって行う。

以上の工程により、図１に示すワイヤーグリッド偏光層１８を備えた偏光素子１を製造することができる。

このような過程を経ることによって、多数の金属突起体１８Ａ同士の間に、確実に空洞部１８Ｂを形成することができる。これにより、従来に比べて消光比が高く、偏光特性に優れたワイヤーグリッド型の偏光素子１を容易に形成することができる。本実施形態の製造方法によれば、空洞部１８Ｂを容易かつ確実に形成することができるので、製造工程の簡略化、歩留まりの向上、低コスト化を図ることができる。また、保護層１３から有機フィルム１５を除去することによって偏光素子１を薄型化することができるので、液晶装置内へ組み込んだときに装置全体の薄型化に大きく貢献する。

［プロジェクタ］
図４は、本発明の投射型表示装置の一実施形態として、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４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、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、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及び出射レンズ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、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、光変調装置８２２〜８２４として図５に示すような液晶装置を採用している。

〔液晶装置〕
図５は液晶装置８２２〜８２４の断面模式図であって、該液晶装置８２２〜８２４は、一対の基板１０，２０間に液晶層５０が挟持された構成を有している。

基板１０は素子基板であって、基板本体１０Ａ上に、ワイヤーグリッド偏光層１８と、保護層１３と、画素電極９と、配向膜２１とを備えた構成となっている。なお、基板１０は、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。一方、基板２０は対向基板であって、基板本体２０Ａ上に、ワイヤーグリッド偏光層１８と、保護層１３と、対向電極２３と、配向膜２２とを備えた構成となっている。

本実施形態では、ワイヤーグリッド偏光層１８、保護層１３、基板本体１０Ａ（２０Ａ）によって、ワイヤーグリッド型の偏光素子１９が構成されている。基板本体１０Ａ，２０Ａは、液晶装置用の基板であると同時に、偏光素子用の基板としての機能もかねている。偏光素子１９は、上述した偏光素子の製造方法を用いて製造されたものである。

図５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。

以下、各基板１０，２０の構成について図６〜図８を参照しつつ詳細に説明する。
図６は基板（液晶装置用基板）１０，２０を模式的に示す断面図、図７は基板１０，２０を模式的に示す平面図である。

まず、図６に示すように、基板１０，２０は、ガラス等の透光性の誘電体無機材料からなる基板本体１０Ａ，２０Ａ上にワイヤーグリッド偏光層１８を有している。

ワイヤーグリッド偏光層１８は、基板本体１０Ａ，２０Ａ上に縞状の平面パターンを有する金属突起体１８Ａが複数形成されてなるものである。具体的には、図７に示すように、入射光（つまり可視光）の波長以下のピッチ、例えば１４０ｎｍのピッチ（図中Ｐで示す）で縞状に形成されてなり、その金属突起体１８Ａの平面幅Ｗは７０ｎｍに設定されている。また、図６に示すように、金属突起体１８Ａの高さＨは例えば１００ｎｍとなっている。

一方、基板１０，２０は、図６に示すように、ワイヤーグリッド偏光層１８上に金属突起体１８Ａを覆う保護層１３を備えている。保護層１３は、ＳｉＯ２を主体とするガラス質セラミックスからなるもので、先に述べたガラス前駆体溶液により形成される。そして、基板本体１０Ａ，２０Ａ上に形成された各金属突起体１８Ａにそれぞれ密着して構成されている。

上記した構成により、金属突起体１８Ａ同士の間は空洞とされ、空気（もしくは真空）が封入された空洞部１８Ｂとなっている。この空洞部１８Ｂは、隣り合う金属突起体１８Ａと、基板本体２０Ａ（１０Ａ）と、保護層１３とによって囲まれる空間からなる。よって、本実施形態のワイヤーグリッド偏光層１８は、基板の面方向に金属突起体１８Ａ及び空洞部１８Ｂとが交互に存在する構成となっている。

ここで、金属突起体１８Ａを構成する金属材料としては、上記したように、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。

ここで、基板１０側に設けられるワイヤーグリッド偏光層１８と、基板２０側に設けられるワイヤーグリッド偏光層１８とは、互いの金属突起体１８Ａが交差するよう構成されている。

このようなワイヤーグリッド偏光層１８により、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液晶層５０に透過させることが可能となっている。
詳述すると、図５に示すように、ワイヤーグリッド偏光層１８は、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された多数の金属突起体１８Ａにより構成されるとともに、各金属突起体１８Ａ間に金属突起体１８Ａよりも屈折率の小さい空洞部１８Ｂが介在する構成となっていることにより、金属突起体１８Ａの延在方向に対して略平行方向に振動する偏光に対しては反射させ、金属突起体１８Ａに延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光については透過させる反射型偏光素子として機能させることができる。

つまり、ワイヤーグリッド偏光層１８は、金属突起体１８Ａの屈折率と、金属突起体１８Ａ間に介在する空洞部１８Ｂの屈折率とが異なるため、当該ワイヤーグリッド偏光層１８に入射した光の偏光方向により、偏光選択が行なわれる。そのため、図８に示すように、ワイヤーグリッド偏光層１８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、ワイヤーグリッド偏光層１８の延在方向と平行な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｙを反射することになる。

したがって、ワイヤーグリッド偏光層１８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。

さらに、基板２０（１０）は、図６に示すように、保護層１３上に電極２３（９）を有している。ここで、電極２３（９）はＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透光性且つ導電性の材料からなるもので、膜厚が膜厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度（例えば８５ｎｍ）とされている。なお、共通電極２３は保護層１３の全面にベタ状に形成されてなる一方、画素電極９は画素毎にマトリクス状に形成されている。

また、電極２３（９）上には配向膜２２（２１）が形成されている。配向膜２２（２１）は、ＳｉＯ２の斜方蒸着膜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２２（２１）の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍ（例えば２５ｎｍ）とされている。

以上のような基板１０，２０は、無機材料からなるものを採用している。上記した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、有機材料からなる基板では高エネルギーの光により分解ないし変形が生じる虞がある。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）からなる基板を液晶装置用として用いている。

このような液晶装置８２２〜８２４は、上述したように、図５に示す基板１０（２０）の内側に組み込まれたワイヤーグリッド偏光層１８を介して液晶層５０に直線偏光が入射され、該液晶層５０において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。よって、位相制御された光は、反対側の基板２０（１０）の内側に組み込まれたワイヤーグリッド偏光層１８を選択透過して、変調されることになる。本実施形態では、基板１０，２０と保護層１３と金属突起体１８Ａとによって囲まれた空洞部１８Ｂ（空間）内に、空気（もしくは真空）が封入された構成であることから、優れた光学特性を得ることができる。

本実施形態においては、偏光素子を液晶パネル内に組み込んだ構成であることから、基板本体１０Ａ，２０Ａが、液晶装置用の基板と、偏光素子用の基板との機能をかねることになる。これにより、部品点数を削減することができるので装置全体が薄型化でき、液晶装置の機能を向上させることができる。さらに、装置構造が簡略化されるので、コスト削減を図ることができる。

また、図４に示すように、液晶装置８２２〜８２４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。

上記プロジェクタ８００は、偏光素子を組み込んだ液晶装置を光変調手段として備えている。
上述したように、本実施形態の液晶装置８２２〜８２４は、金属突起体１８Ａ間に空洞部１８Ｂが形成された構成であることから、表示不良や信頼性の低下が生じず、また低消費電力で表示の明るさにも優れたものである。よって、本発明のプロジェクタ８００は、上記液晶装置８２２〜８２４を光変調手段として備えたことから、信頼性が高く優れた表示特性を有したものとなっている。

なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、実施形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では３板式のプロジェクタ（投射型表示装置）を例にして説明したが、単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。

また、本発明の液晶装置を、プロジェクタ以外の電子機器に適用することも可能である。その具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、上述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、例えばＩＣカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が挙げられる。

なお、上記実施形態では、偏光素子の製造方法において有機フィルム１５を用いたが、無機材料からなる例えばガラス基板を用いてもよく、この場合、ガラス前駆体溶液１７からなる保護層１３がガラス基板と一体形成されることになる。ガラス基板と保護層とが一体形成されることで機械的強度、及び耐光性に優れた偏光素子とすることができる。

本発明に係る一実施形態における偏光素子の概略構成図。 本発明に係る一実施形態における偏光素子の製造方法を示すフローチャート図。 本発明に係る一実施形態における偏光素子の製造方法を示す工程図。 本発明に係る一実施形態における投射型表示装置。 本発明に係る一実施形態における液晶装置の概略構成図。 液晶装置用基板の一実施形態を模式的に示す断面図。 液晶装置用基板の一実施形態を模式的に示す平面図。 偏光層の作用を示す説明図。

符号の説明

１，１９…偏光素子、１８Ａ…金属突起体（金属細線）、１８Ｂ…空洞部、１８…ワイヤーグリッド偏光層、１５…有機フィルム（基材）、１０１…液晶装置

Claims (8)

1. 基板上に金属膜を形成し、該金属膜をパターニングすることにより複数の金属細線を形成する工程と、
   基材に、前記金属細線を保護する保護層を構成するガラス前駆体溶液を塗布する工程と、
   前記ガラス前駆体溶液に前記金属細線の先端が浸漬するように、前記基材上に前記基板を載置させる工程と、
   前記ガラス前駆体溶液を乾燥させて前記保護層を形成し、該保護層を介して前記基材と前記基板とを接合する工程と、を備えることを特徴とする偏光素子の製造方法。
2. 前記基材が有機材料からなり、
   前記保護層から前記基材を除去する工程と、を備えることを特徴とする請求項１記載の偏光素子の製造方法。
3. 前記基材が無機材料からなることを特徴とする請求項１記載の偏光素子の製造方法。
4. 前記保護層を構成する前記ガラス前駆体溶液は、シラン化合物を有する分散溶媒中に無機酸化物微粒子を分散してなることを特徴とする請求項１乃至３に記載の偏光素子の製造方法。
5. 基板と、
   前記基板上に形成された多数の金属細線と、
   前記金属細線上に設けられ、該金属細線の先端を浸漬させたガラス前駆体溶液が硬化することにより構成される保護層と、を有し、
   隣り合う前記金属細線と前記基板と前記保護層とによって囲まれた領域が空間となっていることを特徴とする偏光素子。
6. 前記ガラス前駆体溶液が、シラン化合物を有する分散溶媒中に無機酸化物微粒子を分散してなることを特徴とする請求項５に記載の偏光素子。
7. 請求項５又は６に記載の偏光素子を備えたことを特徴とする液晶装置。
8. 上記請求項７に記載の液晶装置を光変調装置として備えたことを特徴とする投射型表示装置。

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