JP2009223222A - ワイヤグリッド偏光子の製造方法、ワイヤグリッド偏光子および投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過率及び消光比が高いワイヤグリッド偏光子を低コストで製造可能であり、また大面積なものでも製造可能なワイヤグリッド偏光子の製造方法等を提供する。
【解決手段】透明な基板１１上に密着層１２と下地層１３と有機高分子層１５とを順に積層する工程と、有機高分子層１５に互いに略平行になるように複数の溝部１６を形成する工程と、溝部１６に金属細線１４を形成する工程と、有機高分子層１５を除去する工程と、を含むことを特徴とするワイヤグリッド偏光子１０の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤグリッド偏光子の製造方法等に関し、より詳しくは、例えば液晶表示素子に用いるワイヤグリッド偏光子の製造方法等に関する。

偏光子は、一定方向の偏波面の光だけを通す材料であり、例えば、液晶表示素子において電界による液晶の配向の変化を可視化させる役割を持つ重要な部材である。
液晶表示素子に用いられる偏光子としては、例えば樹脂フィルムを延伸することにより生じる光学特性の変化を利用する偏光フィルムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
これに対し、金属細線を平行に並べたワイヤグリッド偏光子が提案されている。ワイヤグリッド偏光子では、金属細線に垂直に振動する電気ベクトルを持つような偏光を透過し、金属細線に平行に振動する電気ベクトルを持つ偏光を反射することにより、直線偏光を得ている。このようなワイヤグリッド偏光子としては、例えば透明な支持体上に半導体または金属よりなる細線を直線状かつ互いに平行になるように形成したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。このワイヤグリッド偏光子は、透明な支持体上にレジストを塗布した後、電子線（ＥＢ：Electron Beam）リソグラフィもしくはＸ線リソグラフィによる描画を行い、リフトオフ法を用いて金属よりなる細線を支持体上に形成するものである。

特開２００３−４３２５７号公報 特開平１０−１５３７０６号公報

しかしながら、樹脂フィルムを延伸することにより得られる偏光子は、樹脂フィルムを用いて製造されているため低コストで量産できるものの、この偏光子は吸収型であるため原理的に光の透過率が低く、消光比も低いという問題が存在する。
また、電子線リソグラフィもしくはＸ線リソグラフィを行い、リフトオフ法を用いてワイヤグリッド偏光子を製造する方法では、大面積のものを製造することが困難である。そして、ワイヤグリッド偏光子を製造するために使用する設備やフォトマスク等が高価であり、コスト面で折り合わないという問題がある。また、金属よりなる細線に高価な金属を用いる場合、リフトオフされる金属は無駄となり、コスト面でも不利といえる。

上記課題に鑑み、本発明の目的は、低コストで製造可能であり、また大面積のものでも製造可能なワイヤグリッド偏光子の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、透過率及び消光比が高いワイヤグリッド偏光子を提供することにある。
また更に、本発明の他の目的は、高品質の投影画像を得ることができる投射型液晶表示装置を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法は、透明基板上に密着層と下地層と有機高分子層とを順に積層する工程と、有機高分子層に互いに略平行になるように複数の溝部を形成する工程と、溝部に金属細線を形成する工程と、有機高分子層を除去する工程と、を含むことを特徴とする。

ここで、溝部に金属細線を形成する工程は、無電解めっきにより下地層に含まれる金属成分を金属細線に含まれる金属成分に置換することにより行うことが好ましく、下地層は、下記（ａ）式により表される組成の合金からなることが更に好ましく、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．１５であることが更に好ましい。

また、有機高分子層に互いに略平行になるように複数の溝部を形成する工程は、ナノインプリント法または電子線描画法により行うことが好ましく、有機高分子層を除去する工程の後に、溝部の底部に残存した密着層および下地層を除去する工程を更に含むことが好ましい。

そして、密着層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｗから選ばれる少なくとも１つの金属を含むことが好ましく、金属細線は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌから選ばれる少なくとも１つの金属を含むことが好ましい。

また、本発明のワイヤグリッド偏光子は、透明基板と、透明基板上に形成され、互いに略平行な複数の凸部とからなり、凸部は、透明基板上に形成される金属を含む密着層と、密着層上に形成される金属を含む下地層と、下地層上に形成される金属細線と、からなることを特徴とする。

ここで、密着層と下地層の合計の厚さは、金属細線の厚さより薄いことが好ましい。

また更に、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ワイヤグリッド偏光子と、ワイヤグリッド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、ワイヤグリッド偏光子は、光源からの光に対し透明な基板と、基板上に形成され、金属を含む密着層と金属を含む下地層と金属細線とが順に積層した互いに略平行な複数の凸部と、からなることを特徴とする。

本発明によれば、透過率及び消光比が高いワイヤグリッド偏光子を、低コストで製造可能であり、また大面積なものでも製造可能なワイヤグリッド偏光子の製造方法等を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態にかかるワイヤグリッド偏光子の製造方法を説明した図である。
まず、基板１１に密着層１２を形成する（図１（ａ））。基板１１は、可視光に対し透明なガラス等が用いられる。また、光透過性を有する合成樹脂でもよい。具体的には、青板ガラス、白板ガラス、サファイアガラス、石英ガラス等のガラスや、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合成樹脂を用いることができる。

密着層１２は、基板１１と後述する金属細線１４との密着性、または基板１１と後述する下地層１３との密着性を確保するためのものであり、この条件を満たす材料が選ばれる。密着層１２としては、酸素との親和性が高く、表面に安定な酸化物被膜を形成する金属が好ましい。このような材料を選択することにより酸素を介した結合が生じ密着力を高めることができる。具体的には、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、またはこれらの金属を含む合金等が挙げられる。また、密着層１２として、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等の有機化合物を用いることが出来る。
密着層１２は、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法、スピンコート等の方法で形成することができる。また、この密着層１２は後述する金属細線１４の厚さより薄いことが好ましく、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。この厚さの範囲で基板１１および金属細線１４との密着性を高めやすく、また透過率及び消光比等に関し良好な光学特性を得やすい。

次に、密着層１２の上に下地層１３を形成する（図１（ｂ））。下地層１３は、後述するワイヤグリッドとしての金属細線１４を成長させるための出発原料である。この下地層１３は１層からなるものであってもよいが２層以上から形成されていてもよい。この下地層１３としては、金属であることが好ましい。そして金属細線１４の形成方法および金属細線の金属の種類に応じて適宜選択することが好ましい。例えば、後述する無電解めっき法により金属細線１４を形成させる場合には、下地層１３としては、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、銅（Ｃｕ）、または銅合金等が好適に使用することができる。この場合、金属細線１４と下地層１３との間の好ましい組み合わせは、例えば、金（Ａｕ）を用いて金属細線１４を形成させる場合、下地層１３としてはニッケルまたはニッケル合金が好適である。また、例えば、銀（Ａｇ）を用いて金属細線１４を形成させる場合、下地層１３としては銅または銅合金が好適である。
そして、金を用いて金属細線１４を形成し、下地層１３としてニッケル合金を用いる場合は、ニッケル合金として、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｎｉ−Ｂ合金、またはＮｉ−Ｐ−Ｂ合金を用いることが好ましい。またこの合金をＮｉ_１−ｘＡ_ｘ（但し、Ａは、ＰまたはＢから選ばれる少なくとも１種の元素である。）の組成で表したときに、０．０５≦ｘ≦０．１５であることが好ましく、０．０５≦ｘ≦０．１であることが更に好ましい。下地層１３としてこのような組成のニッケル合金を使用することにより後述する無電解めっき法によりニッケルが金に置換する反応の際に、適度に置換速度が抑えられ、金属細線１４の厚さの制御が行いやすくなる。また、金属細線１４を安定して形成できるため、形状の制御性も向上する。また更に、別途酸化反応が生じるのを抑制することもできる。
この下地層１３は無電解めっき法、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等で形成することができる。

次に、下地層１３の上に有機高分子層１５を形成する（図１（ｃ））。有機高分子層１５としては、例えばフォトレジストやポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の有機樹脂を用いることができ、スピンコート等の方法で形成することができる。

次に、有機高分子層１５に、溝部１６を形成する（図１（ｄ））。溝部１６を形成するには、例えば、ナノインプリント法により行うことができる。インプリントを用いることにより、数１０ｎｍ程度の微細な凹凸パターンを低コストで再現性よく形成することができる。具体的には、数１０ｎｍといった微細凹凸パターンが表面に形成された型を有機高分子層１５に所定の圧力でプレスすることにより、金属細線１４を形成するための溝部１６が形成される。また、電子線（ＥＢ：Electron Beam）リソグラフィ法によっても溝部１６を形成することができる。
このとき、有機高分子層１５に形成された溝部１６の底部に有機高分子層１５が残留している場合には、例えば、酸素プラズマエッチングを行い、溝部１６の底部の有機高分子層１５を除去して下地層１３を露出させることが好ましい。更に、下地層１３を露出した後に表面を酸性水溶液で洗浄することが望ましい。酸性水溶液としては、塩酸、硫酸、硝酸の希釈液等があげられる。

次に、金属細線１４を溝部１６の下地層１３の上に形成する。金属細線１４として成長させる金属としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの金属を含む合金を用いることができる。またこれ以外にも、偏光子を用いる波長帯域において吸収性の高い金属であれば用いることができる。この金属細線１４を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、無電解めっき法、電解金属めっき法、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等が使用できるが、特に無電解めっき法を使用するのが好ましい。この方法によれば、下地層１３上に金属細線１４を安価に形成することができ、また、有機高分子層１５へのダメージが少ないため、金属細線１４の欠陥が減少しやすいという利点がある。また更に、金属細線１４の幅が一定になりやすく、かつ安定的に製造しやすいという利点もある。

そして、無電解めっきを行う際には置換型金属めっき浴を使用することが好ましい。この形態について、下地層１３としてニッケル（Ｎｉ）を用い、金属細線１４として金（Ａｕ）を形成する場合について、以下詳細に説明する。

無電解めっきを行う際には、ニッケルと金のイオン化傾向の差を利用し、下記の反応式（１）に従ってニッケルからなる下地層１３上に金が析出し、金属細線１４となる。

この反応はイオン化傾向の大きい金属成分（この反応の場合は、ニッケル）とイオン化傾向の小さい金属成分（この反応の場合は、金）との間で、電子の授受が行われることにより生じる。このような異種の金属が置換することにより行われる無電解めっきを以下、「置換型めっき」と呼ぶことにする。このニッケルが金に置換し金めっきを形成する置換型めっきでは、基本的にニッケル表面が金で覆われると反応が停止するため、薄い金被膜しか得られない。そして、その厚さは１００ｎｍ程度である。そこで、１００ｎｍ以上の金めっきを行いたい場合には、アスコルビン酸（ビタミンＣ）等の還元剤を含む置換型金属めっき浴を使用することが好ましい。これにより、約２μｍ程度の厚さの金による金属細線１４の形成が可能となる。

本実施の形態における置換型めっきにおいては、被めっき物、即ち、本実施の形態の場合は、下地層１３を形成する金属が溶出しイオン化することにより、下地層１３上で電子の授受が行われ溶液中の金属イオンが金属として析出し、金属細線１４となる。
良好な光学特性を得るため、下地層１３を薄く形成した場合には、無電解めっきを行う工程において下地層１３ができるだけ多く金属細線１４により置換されることが好ましく、下地層１３を全て金属細線１４により置換してもよい。具体的には、下地層１３を残存させる場合でも、下地層１３と密着層１２の合計の厚さが設けた金属細線１４の厚さより薄いことが好ましい。また、下地層１３を全て金属細線１４により置換した場合は、密着層１２の厚さが金属細線１４の厚さよりも薄いことが好ましい。

図１（ｅ）左図は、下地層１３を残存させて、金属細線１４を形成したときの場合を示し、図１（ｅ）右図は、下地層１３を全て金属細線１４により置換して、金属細線１４を形成したときの場合を示す。図１（ｅ）左図において、下地層１３は、金属細線１４の出発原料であり、下地層１３上に形成された金属細線１４との密着性がよいのは勿論であるが、図１（ｅ）右図のように、下地層１３を全て金属細線１４により置換した場合でも、基板１１と下地層１３との間に密着層１２が存在するため、金属細線１４との密着性はよく、金属細線１４が剥離するような問題は生じにくい。

一般的な無電解めっきでは、その析出速度は０．１ｎｍ／秒〜０．２ｎｍ／秒である。この析出速度をもとに、金属細線１４の厚みを制御することができる。そして、１００ｎｍより厚い金属膜を得るためには、上述のような還元剤を含む置換型金属めっき浴を使用する。一般的な還元剤を含有させた無電解めっきでは、金属の析出速度は０．３ｎｍ／秒〜０．５ｎｍ／秒であり、この析出速度をもとに金属細線１４の厚みを制御することができる。
金属細線１４の周期は可視光を対象とした場合には２００ｎｍ以下であることが好ましいが、使用する波長により適宜選択することができる。また金属細線１４の厚みは１５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲であることが好ましい。

次に、有機高分子層１５を除去する。有機高分子層１５を除去するには、密着層１２、下地層１３、および金属細線１４を溶解しないような酸、アルカリ溶液、若しくは有機溶剤中に浸漬するか、または酸素プラズマエッチング等を行うことにより可能である。
図１（ｆ）左図は、下地層１３を残存させて、金属細線１４を形成したときにおいて有機高分子層１５を除去した場合を示し、図１（ｆ）右図は、下地層１３を全て金属細線１４により置換して、金属細線１４を形成したときにおいて有機高分子層１５を除去した場合を示す。

最後に金属細線１４直下の密着層１２および下地層１３を残し、溝部１６における密着層１２および下地層１３を除去し、基板１１を露出させることで、ワイヤグリッド偏光子１０が製造できる。下地層１３および密着層１２の除去は酸またはアルカリ溶液中に浸漬してウェットエッチングを行うことにより行うことができる。
図１（ｇ）左図は、下地層１３を残存させて、金属細線１４を形成したときにおいて基板１１を露出させた場合を示し、図１（ｇ）右図は、下地層１３を全て金属細線１４により置換して、金属細線１４を形成したときにおいて基板１１を露出させた場合を示す。図１（ｇ）左図および右図の両図において、基板１１と、基板１１上に形成され、互いに略平行な複数の凸部からなるワイヤグリッド偏光子１０が製造されていることがわかる。そして、図１（ｇ）左図において凸部は、基板１１上に形成される密着層１２と、密着層１２上に形成される下地層１３と、下地層１３上に形成される金属細線１４とからなるが、図１（ｇ）右図においては、凸部は、基板１１上に形成される密着層１２と、密着層１２上に形成される金属細線１４とからなることがわかる。

次に図１（ｄ）で説明した溝部１６を有機高分子層１５に形成する方法について詳述する。溝部１６を有機高分子層１５に形成するには、上述の通り電子線リソグラフィ法による方法と、ナノインプリント法による方法が好適に使用できる。
ここでは、まず電子線リソグラフィ法による方法を説明する。電子線リソグラフィ法では、図１において説明をした有機高分子層１５として電子線感応性樹脂を使用する。そして、図１（ｃ）で説明した基板１１に密着層１２、下地層１３、有機高分子層１５を順に積層した状態で、電子線露光装置を使用して電子線を照射し、溝部１６を形成する部分に潜像を形成する。そして、潜像の現像を行うと溝部１６を形成することができる。

図２は、電子線リソグラフィ法により溝部１６を有機高分子層１５に形成する際に使用される電子線露光装置を説明した図である。
図２に示される電子線露光装置２００は、電子線照射手段としての電子光学系を収納する鏡塔２１０と、試料室２２０とから構成されている。鏡塔２１０及び試料室２２０は、適当な真空装置（図示せず）により真空状態に保たれている。電子光学系は、鏡塔２１０の内部に取り付けられ、所定の印加電圧（例えば、５０ｋＶ）により電子線２１９を放射する熱電子放出型の電子銃２１１と、放射された電子線２１９を絞るコンデンサレンズ２１２と、ビーム変調器２１８により変調された信号源２１７の信号によりコンデンサレンズ２１２により絞られた電子線２１９の変調を行うブランキング電極２１３と、ブランキング電極２１３により偏向された電子線２１９を遮るアパーチャ２１４と、電子線２１９の振幅を制御器２２６の信号に基づき偏向させる偏向電極２１５と、電子線２１９を微小なビーム径に絞り被加工物２２１上に照射する対物レンズ２１６と、を備えている。ここで被加工物２２１は、図１（ｃ）で説明した基板１１に密着層１２、下地層１３、有機高分子層１５を順に積層したものが該当する。

試料室２２０中には、被加工物２２１を水平方向に移動させ、電子線２１９と被加工物２２１との水平方向の相対位置を変動させる移動台２２３とが備えられ、移動台２２３は、リードスクリュー２２４を介して、ＡＣサーボモーター２２５の動力が伝達されている。

図２に示すように、電子銃２１１から放射された電子線２１９はコンデンサレンズ２１２により集束される。ブランキング電極２１３は、信号源２１７の信号がビーム変調器２１８により変調された電場により電子線２１９の進行方向を偏向し、電子線２１９のアパーチャ２１４の通過量を変調する。アパーチャ２１４を通過した電子線２１９は、偏向電極２１５により偏向制御されたのち、対物レンズ２１６により再度集束された後、被加工物２２１の表面に照射される。

偏向電極２１５は、制御器２２６の振幅制御信号による高周波振動の振幅を制御し、これにより、電子線２１９の偏向量が制御される。制御器２２６は、被加工物２２１に照射される電子線２１９の被加工物２２１上の位置に基づく演算を行い、電子線２１９の偏向量を制御する。

次に、ナノインプリント法により溝部１６を有機高分子層１５に形成する装置と方法について説明する。
図３は、ナノインプリントを行うインプリント装置について説明した図である。
図３に示したインプリント装置３００は、溝部１６（図１参照）の転写構造である凹凸構造を表面に有するインプリント用モルド３５０を被加工物２２１に押し付けプレスするための駆動装置３０１と、インプリント用モルド３５０を支持し固定する支持部３０２と、被加工物２２１を保持し固定する保持部３０３と、保持部３０３の下部に配置され被加工物２２１に加わる力を検知する圧力センサ３０４と、圧力センサ３０４からの検知信号に基づいて駆動装置３０１を制御する制御部３０５とを主要部として備える。ここで被加工物２２１は、図１（ｃ）で説明した基板１１に密着層１２、下地層１３、有機高分子層１５を順に形成したものが該当する。

また、インプリント装置３００は、支持部３０２を上下動可能に支持する水平部材３０６ａと、保持部３０３と圧力センサ３０４とを支持し固定する水平台３０６ｂと、水平台３０６ｂに固定され水平部材３０６ａを支持する縦部材３０７とを備える。そして、インプリント装置３００は、インプリント用モルド３５０を加熱する加熱手段として図示しないヒータを支持部３０２内に備え、プレスのときにインプリント用モルド３５０を所定温度に昇温させることができる。

このようなインプリント装置３００を使用して、被加工物２２１にインプリントを行うには、まず、被加工物２２１を保持部３０３に載置し、支持部３０２内のヒータに通電することで加熱して、インプリント用モルド３５０を所定温度に昇温させる。
次に、駆動装置３０１を駆動し、インプリント用モルド３５０を被加工物２２１に接近させ、押し付けてプレスし、所定時間保持してから、インプリント用モルド３５０を冷却する。この際に、プレス圧が圧力センサ３０４により計測され、制御部３０５によりプレス圧を制御する。
そして、十分に冷却後、駆動装置３０１を駆動し、インプリント用モルド３５０を被加工物２２１から離れる方向に移動させ、インプリント用モルド３５０を被加工物２２１から離型させる。これにより、インプリント用モルド３５０の凹凸構造が被加工物２２１に転写され、インプリントが行われる。

図４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４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偏光とＰ偏光に分離する上述したワイヤグリッド偏光子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、波長の異なる光をそれぞれ透過する透過型液晶パネル６１，６２，６３、分離された光を合成するダイクロイックプリズム４５、ダイクロイックプリズム４５によって合成された光をスクリーン８０上に結像させる投影光学系である投射レンズ７０を備えている。さらに、光学部品としての、ミラー４１，４２，４３，４４、リレーレンズ２３，２４、コンデンサレンズ２５，２６，２７を有している。また、白色光源３０は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプと高輝度ランプからの光を集光するリフレクタ（楕円鏡）とから構成されている。

本実施の形態の３板式液晶プロジェクタ１では、白色光源３０からリフレクタ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３１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とワイヤグリッド偏光子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パネル６１，６２，６３側に投影する。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、各透過型液晶パネル６１，６２，６３上に重ね合わせる。その際、白色光３１は、ワイヤグリッド偏光子１０により同じ方向の直線偏光に揃えられるので、透過型液晶パネル６１，６２，６３での光量のロスを減少させることができる。
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３１は青色光３２、緑色光３３、赤色光３４の３原色に分離され、それぞれ対応する透過型液晶パネル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、透過型液晶パネル６１，６２，６３上の画像は、ダイクロイックプリズム４５によって色合成され、さらに、投射レンズ７０によってスクリ−ン８０上へと投射され、大画面映像を得ることができる。
なお、リレーレンズ２３，２４は、透過型液晶パネル６２，６３に対して、透過型液晶パネル６１の白色光源３０から液晶パネル面までの光路長が長くなっていることを補うものである。また、コンデンサレンズ２５，２６，２７はそれぞれ透過型液晶パネル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。

なお上述の例では、投射型液晶表示装置として透過方式のものを例にとって説明したが、これに限られるものではない。例えば、反射方式のものでも本実施の形態のワイヤグリッド偏光子１０を好適に使用することができる。
また他に、例えばディスプレイ装置、光ファイバ通信装置、光データ読み取り装置等の各種光学装置に使用することも可能である。

（実施例１）
ガラスよりなる基板１１の上に密着層１２としてクロム膜をスパッタリング法で１０ｎｍ形成した。更にこの密着層１２の上に下地層１３としてニッケルリン合金（Ｎｉ_０．９３Ｐ_０．０７）膜を同様の方法で１５０ｎｍ形成した。このニッケルリン合金膜は、後述する金よりなる金属細線１４の成長の出発原料となる。このような組成のニッケル合金を使用することにより、後の無電解めっき法によりニッケルが金に置換する反応の際に、適度に置換速度が抑えられ、金属細線１４の厚さの制御が行いやすくなる。
その後、この下地層１３の上に有機高分子層１５として、フォトレジストをスピンコートを行うことで形成した。そして、図３で説明したインプリント装置３００を用いて、インプリント用モルド３５０をフォトレジストにプレスし、溝部１６を形成した。酸素プラズマ処理により、溝部１６の底部に残留するフォトレジストを除去し、ニッケルリン合金よりなる下地層１３が露出するようにした。その後、１規定の塩酸に浸漬した。引き続き、置換型金属めっき浴に浸漬し、ニッケルリン合金よりなる下地層１３の上に金属細線１４として、金を成長させた。
その後、酸素プラズマエッチングにより、残存するフォトレジストを除去した。最後に酸溶液に浸漬し、金よりなる金属細線１４間に残存する下地層１３および密着層１２を除去した。
以上の工程により得られたワイヤグリッド偏光子１０を走査型電子顕微鏡で観察したところ、基板１１上にクロムからなる密着層１２およびニッケルリン合金からなる下地層１３を介して金からなる金属細線１４が直線状かつ略平行に形成されていることが確認できた。

（実施例２）
ガラスよりなる基板１１の上に密着層１２としてクロム膜をスパッタリング法で１０ｎｍ形成した。更にこの密着層１２の上に下地層１３として銅膜を同様の方法で１５０ｎｍ形成した。この膜は、後述する銀よりなる金属細線１４の成長の出発原料となる。その後、この下地層１３の上に有機高分子層１５として、フォトレジストをスピンコートを行うことで形成した。そして、図３で説明したインプリント装置３００を用いて、インプリント用モルド３５０をフォトレジストにプレスし、溝部１６を形成した。酸素プラズマ処理により、溝部１６の底部に残留するフォトレジストを除去し、銅よりなる下地層１３が露出するようにした。その後、１規定の硝酸に浸漬した。引き続き、置換型金属めっき浴に浸漬し、銅よりなる下地層１３の上に金属細線１４として、銀を成長させた。
その後、酸素プラズマエッチングにより、残存するフォトレジストを除去した。最後に酸溶液に浸漬し、銀よりなる金属細線１４間に残存する下地層１３および密着層１２を除去した。
以上の工程により得られたワイヤグリッド偏光子１０を走査型電子顕微鏡で観察したところ、基板１１上にクロムからなる密着層１２および銅からなる下地層１３を介して銀からなる金属細線１４が直線状かつ略平行に形成されていることが確認できた。

（実施例３）
ガラスよりなる基板１１の上に密着層１２としてクロム膜をスパッタリング法で１０ｎｍ形成した。更にこの密着層１２の上に下地層１３としてニッケルリン合金（Ｎｉ_０．９３Ｐ_０．０７）膜を同様の方法で１５０ｎｍ形成した。その後、この下地層１３の上に有機高分子層１５として、電子線感応性樹脂をスピンコートを行うことで形成した。そして、図２で説明した電子線露光装置２００を用いて電子線を照射し、溝部１６を形成する部分に潜像を形成した。電子線照射が完了した基板１１をホットプレートで加熱した。これを現像液で現像し溝部１６を形成した。これを再度ホットプレートで加熱し、１規定の塩酸に浸漬した。引き続き、置換型金属めっき浴に浸漬し、溝部１６の底部に露出したニッケルリン合金よりなる下地層１３の上に金属細線１４として、金を成長させた。
その後、酸素プラズマエッチングにより、残存する電子線感応性樹脂を除去した。最後に酸溶液に浸漬し、金よりなる金属細線１４間に残存する下地層１３および密着層１２を除去した。
以上の工程により得られたワイヤグリッド偏光子１０を走査型電子顕微鏡で観察したところ、基板１１上にクロムからなる密着層１２およびニッケルリン合金からなる下地層１３を介し金からなる金属細線１４が直線状かつ略平行に形成されていることが確認できた。

（実施例４）
実施例１において、下地層１３として成膜するニッケルリン合金（Ｎｉ_０．９３Ｐ_０．０７）膜の厚みを７０ｎｍとした以外は実施例１と同様の操作を行った。
以上の操作により得られたワイヤグリッド偏光子１０を走査型電子顕微鏡で観察したところ、基板１１上にクロムからなる密着層１２を介して金からなる金属細線１４が直線状かつ略平行に形成されていることが確認できた。

（比較例１）
実施例１において、クロムからなる密着層１２を形成しなかった以外は実施例１と同様の操作を行った。
以上の操作により得られた試料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、基板１１上にニッケル膜は認められず、金が直線状ではなく不均一に付着していた。

本実施の形態にかかるワイヤグリッド偏光子の製造方法を説明した図である。 電子線リソグラフィ法により溝部を有機高分子層に形成する際に使用される電子線露光装置を説明した図である。 ナノインプリントを行うインプリント装置について説明した図である。 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。

符号の説明

１…３板式液晶プロジェクタ、１０…ワイヤグリッド偏光子、１１…基板、１２…密着層、１３…下地層、１４…金属細線、１５…有機高分子層

Claims (11)

1. 透明基板上に密着層と下地層と有機高分子層とを順に積層する工程と、
   前記有機高分子層に互いに略平行になるように複数の溝部を形成する工程と、
   前記溝部に金属細線を形成する工程と、
   前記有機高分子層を除去する工程と、
   を含むことを特徴とするワイヤグリッド偏光子の製造方法。
2. 前記溝部に前記金属細線を形成する工程は、無電解めっきにより下地層に含まれる金属成分を当該金属細線に含まれる金属成分に置換することにより行うことを特徴とする請求項１に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
3. 前記下地層は、下記（ａ）式により表される組成の合金からなることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
   

   
4. 前記ｘは、０．０５≦ｘ≦０．１５であることを特徴とする請求項３に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
5. 前記有機高分子層に互いに略平行になるように複数の前記溝部を形成する工程は、ナノインプリント法または電子線描画法により行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
6. 前記有機高分子層を除去する工程の後に、前記溝部の底部に残存した前記密着層および前記下地層を除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
7. 前記密着層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｗから選ばれる少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
8. 前記金属細線は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌから選ばれる少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
9. 透明基板と、
   前記透明基板上に形成され、互いに略平行な複数の凸部とからなり、
   前記凸部は、前記透明基板上に形成される金属を含む密着層と、
   前記密着層上に形成される金属を含む下地層と、
   前記下地層上に形成される金属細線と、
   からなることを特徴とするワイヤグリッド偏光子。
10. 前記密着層と前記下地層の合計の厚さは、前記金属細線の厚さより薄いことを特徴とする請求項９に記載のワイヤグリッド偏光子。
11. 光源と、
    前記光源からの光を偏光分離するワイヤグリッド偏光子と、
    前記ワイヤグリッド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、
    前記ワイヤグリッド偏光子は、
    前記光源からの光に対し透明な基板と、
    前記基板上に形成され、金属を含む密着層と金属を含む下地層と金属細線とが順に積層した互いに略平行な複数の凸部と、
    からなることを特徴とする投射型液晶表示装置。

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