JP6642622B2 - ワイヤーグリッド偏光素子、液晶装置、および電子機器 - Google Patents

ワイヤーグリッド偏光素子、液晶装置、および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、複数の細線が並列して延在するワイヤーグリッドを備えたワイヤーグリッド偏光素子、ワイヤーグリッド偏光素子の製造方法、および電子機器に関するものである。
ワイヤーグリッド偏光素子では、透光性の基板の一方面に複数の細線が並列しており、細線の延在方向と直交する方向に振動する第１直線偏光（Ｐ偏光）を透過させ、細線の延在方向に振動する第２直線偏光（Ｓ偏光）の透過を阻止する。かかるワイヤーグリッド偏光素子において、細線では、基板の一方面に対する法線方向である厚さ方向にアルミニウム等の光反射性元素からなる反射層に対して、アルミニウムやシリコン等の酸化物等からなる誘電体膜、シリコン等の光吸収性元素からなる吸収層、および吸収層の酸化物からなる酸化膜が積層されている（特許文献１参照）。
特開２０１７−３７１５８号公報
このようなワイヤーグリッド偏光素子では、誘電体層や酸化膜は、信頼性の向上や反射率の低下等に関わる構成であり、高輝度、高温下の過酷な状況で使用されるプロジェクターに用いられるワイヤーグッド偏光素子において、長期間に渡り性能を保つために有効な構成である。しかしながら、上記の構成では、反射層と誘電体膜との間、誘電体膜と吸収層との間、吸収層と酸化膜との間の各々に界面が存在することになり、当該各界面での反射等が問題となる。
以上の問題点に鑑みて、本発明は、誘電体層や酸化膜等を備えた構成としても、界面の発生を抑制することのできるワイヤーグリッド偏光素子、液晶装置、および電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、基板と、光反射材料を含む反射部と、前記反射部の前記基板側とは反対側に光吸収材料を含む吸収部と、を有する細線と、を備え、前記反射部は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、前記反射部の前記基板側の第１部分と前記反射部の前記基板とは反対側の端部の第２部分との間に、前記第２部分から前記第１部分に向けて前記酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素の割合が漸減し、前記光反射材料の元素の割合が漸増する第１混合部分が設けられていることを特徴とする。
本発明において、ワイヤーグリッドを構成する細線では、反射部が酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、反射部の基板側の第１部分と反射部の基板とは反対側の端部の第２部分との間には、組成な穏やかに変化した第１混合部分が設けられている。従って、反射部に異なる組成を有する部分を設けた場合でも、反射部には界面が存在しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。
本発明の別の態様は、基板と、光反射材料を含む反射部と、前記反射部の前記基板側とは反対側に光吸収材料を含む吸収部と、を有する細線と、を備え、前記吸収部は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、前記吸収部の前記基板側の端部の第３部分と前記吸収部の前記基板とは反対側の第４部分との間に、前記第３部分から前記第４部分に向けて前記酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素の割合が漸減し、前記光吸収材料の元素の割合が漸増する第２混合部分が設けられていることを特徴とする。
本発明において、ワイヤーグリッドを構成する細線では、吸収部が酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、吸収部の基板とは反対の端部の第３部分と吸収部の基板側の第４部分との間には、組成な穏やかに変化した第２混合部分が設けられている。従って、吸収部に異なる組成を有する部分を設けた場合でも、吸収部には界面が存在しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。
本発明のさらに別の態様は、基板と、光反射材料を含む反射部と、前記反射部の前記基板側とは反対側に光吸収材料を含む吸収部と、を有する細線と、を備え、前記反射部は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素と、前記基板に含まれる元素を含み、前記反射部の前記基板側の端部の第５部分と前記反射部の前記基板とは反対側の第６部分との間に、前記第５部分から前記第６部分に向けて前記酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素の割合と前記基板に含まれる元素の割合が漸減し、前記光反射材料の元素の割合が漸増する第３混合部分が設けられていることを特徴とする。
本発明において、ワイヤーグリッドを構成する細線では、反射部が酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、反射部の基板側の端部の第５部分と反射部の基板とは反対側の第６部分との間には、組成な穏やかに変化した第３混合部分が設けられている。従って、反射部に異なる組成を有する部分を設けた場合でも、反射部には界面が存在しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。
本発明のさらに別の態様は、基板と、光反射材料を含む反射部と、前記反射部の前記基板側とは反対側に光吸収材料を含む吸収部と、を有する細線と、を備え、前記吸収部は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、前記吸収部の前記基板とは反対側の端部の第７部分と前記吸収部の前記基板側の第８部分との間に、前記第７部分から前記第８部分に向けて前記酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素の割合が漸減し、前記光吸収材料の元素の割合が漸増する第４混合部分が設けられていることを特徴とする。
本発明において、ワイヤーグリッドを構成する細線では、吸収部が酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、吸収部の基板とは反対側の端部の第７部分と吸収部の基板側の第８部分との間には、組成な穏やかに変化した第４混合部分が設けられている。従って、吸収部に異なる組成を有する部分を設けた場合でも、吸収部には界面が存在しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。
本発明のさらに別の態様は、基板と、光反射材料を含む反射部と、前記反射部の前記基板側とは反対側に光吸収材料を含む吸収部と、を有する細線と、を備え、前記反射部は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、前記反射部の前記基板側の第１部分と前記反射部の前記基板とは反対側の端部の第２部分との間に、前記第２部分から前記第１部分に向けて前記酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素の割合が漸減し、前記光反射材料の元素の割合が漸増する第１混合部分が設けられ、前記吸収部は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、前記吸収部の前記基板側の端部の第３部分と前記吸収部の前記基板側の第４部分との間に、前記第３部分から前記第４部分に向けて前記酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素の割合が漸減し、前記光吸収材料の元素の割合が漸増する第２混合部分が設けられていることを特徴とする。
本発明において、ワイヤーグリッドを構成する細線では、反射部が酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、反射部の基板側の第１部分と反射部の基板とは反対側の端部の第２部分との間には、組成な穏やかに変化した第１混合部分が設けられている。従って、反射部に異なる組成を有する部分を設けた場合でも、反射部には界面が存在しない。また、吸収部が酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含み、吸収部の基板とは反対の端部の第３部分と吸収部の基板側の第４部分との間には、組成な穏やかに変化した第２混合部分が設けられている。従って、吸収部に異なる組成を有する部分を設けた場合でも、吸収部には界面が存在しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい
本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子を備えた液晶装置では、液晶パネルへの光の入射経路、および前記液晶パネルからの光の出射経路の少なくとも一方に前記ワイヤーグリッド偏光素子が配置されている態様を採用することができる。かかる液晶装置は、直視型表示装置または投射型表示装置等、各種電子機器等に用いることができる。
本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子の説明図。 本発明の実施形態１に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 図２に示す細線の各領域を完全な層にしたときの参考例を示す説明図。 図２に示すワイヤーグリッド偏光素子の製造工程のうち、各部分を構成する膜を成膜した様子を示す説明図。 図４に示す混合部分の形成方法の一例を示す説明図。 図４に示す混合部分の形成方法の他の例を示す説明図。 本発明の実施形態２に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 本発明の実施形態３に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 本発明の実施形態４に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 本発明の実施形態５に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 本発明の実施形態６に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 本発明の実施形態７に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 本発明の実施形態８に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 本発明の実施形態９に係るワイヤーグリッド偏光素子の断面図。 透過型の液晶パネル（電気光学装置）を用いた投射型表示装置の説明図。
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、以下の説明において、厚さ方向Ｈとは、基板２の一方面２ａに対して垂直な法線方向である。また、以下の説明において、厚さ方向Ｈの一方側とは、基板２が位置する側、および基板２が位置する側とは反対側のいずれであってもよい。
［実施形態１］
（ワイヤーグリッド偏光素子１の全体構成）
図１は、本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１の説明図である。図１に示すように、ワイヤーグリッド偏光素子１は、透光性の基板２と、基板２の一方面２ａに形成されたワイヤーグリッド１９とを有している。ワイヤーグリッド１９は、等ピッチで平行に並列した複数の細線１０からなる。
基板２としては、ガラス基板、石英基板、水晶基板、プラスチック基板等の透光性基板が用いられている。ワイヤーグリッド偏光素子１の用途によっては、ワイヤーグリッド偏光素子１が蓄熱して高温になる場合があるため、本形態では、基板２として、耐熱性の高いガラスや石英が用いられている。細線１０の太さおよびスペース（細線１０の間隔）は、３００ｎｍ以下、例えば１５０ｎｍ以下である。本実施形態において、細線１０の太さおよびスペースは各々、例えば２０ｎｍから５０ｎｍであり、細線１０の厚さは、１５０ｎｍから３００ｎｍである。
このように構成したワイヤーグリッド１９において、細線１０のピッチが入射光の波長よりも十分短ければ、入射光のうち、細線１０の延在方向に直交する方向に振動する第１直線偏光（Ｐ波、ＴＭ波）を透過させ、細線１０の延在方向に振動する第２直線偏光（Ｓ波、ＴＥ波）については透過を阻止する。
（細線１０の構成）
図２は、本発明の実施形態１に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。図３は、図２に示す細線１０の各領域を完全な層にしたときの参考例を示す説明図である。なお、図２および後述する実施形態で参照する図７〜１４には、混合部分における各領域を構成する元素の割合を矢印Ｃにおける寸法で模式的に示してある。図２に示すように、本形態のワイヤーグリッド偏光素子１において、細線１０は、厚さ方向Ｈに、光反射材料を主成分とする反射部４０と、光吸収材料を主成分とする吸収部６０とを有している。吸収部６０は、反射部４０に対して、光が入射する側に設けられる。本形態では、基板２に対して細線１０が設けられた側から光が入射する。従って、吸収部６０は、反射部４０に対して基板２とは反対側に設けられ、吸収部６０の基板２とは反対側から入射した光が細線１０によって反射することを吸収部６０によって抑制する。なお、細線１０の側面をシリコン酸化物やハフニウム酸化物等の保護層で覆う場合もある。
本形態において、細線１０は、反射部４０に対して吸収部６０とは反対側に基板２と同じ材料からなる下地部３０を有している。
従って、細線１０の全ての領域が層になっている参考例では、図３に示すように、基板２の一方面２ａに対して、下地部３０、反射部４０、および吸収部６０が順に厚さ方向に積層された構造となる。この場合、各領域の間に界面が発生する。
本発明では、以下に説明するように、信頼性の向上や反射率の低下等を目的に、反射部４０および吸収部６０のうち、少なくとも一方には、異なる組成の部分が設けられているが、異なる組成の部分の間は、組成がなだらかに変化する混合部分が設けられている。また、反射部４０と吸収部６０との間に、組成がなだらかに変化する混合部分が設けられる場合もある。この場合、各領域の範囲を明確に規定できないことになるが、本形態では、光反射材料を主成分とする部分を反射部４０とし、光吸収材料を主成分とする部分を吸収部６０としてある。
（各領域の構成例）
図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１において、反射部４０は、アルミニウム、銀、銅、白金、金等の反射性金属を主成分とする。本実施形態では、可視光波長領域においてワイヤーグリッド１９での吸収損失を小さく抑えるという観点から、反射部４０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金等の光反射材料を主成分としている。本形態において、反射部４０は、アルミニウムを主成分とする。
吸収部６０は、シリコン、ゲルマニウム等の光吸収材料を主成分とする。吸収部６０にゲルマニウム等を用いた場合、酸素や窒素を含有させて複素屈折率の値を適正化することもある。本形態において、吸収部６０は、シリコンを主成分とする。
下地部３０は、酸化膜を主成分とする領域であり、本形態において、下地部３０は、基板と同様にシリコン酸化物を主成分とする領域である。
（混合部分３５の構成）
図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１の細線１０において、反射部４０は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を含んでいる。本形態において、反射部４０は、酸素を含んでいる。ここで、反射部４０の基板２の側の端部の第５部分１５と、反射部４０の基板２とは反対側の第６部分１６（反射部４０において第５部分１５に対して基板２とは反対側に位置する部分）との間には、第５部分１５から第６部分１６に向けて下地部３０に含まれる元素（Ｓｉ、Ｏ）の割合が漸減し、光反射材料の元素であるアルミニウムの割合が漸増する混合部分３５（第３混合部分）が設けられている。より具体的には、混合部分３５（第３混合部分）では、第５部分１５から第６部分１６に向けて反射部４０に含まれるアルミニウムの割合が漸増し、下地部３０に含まれるシリコン（Ｓｉ）および酸素（Ｏ）の割合が漸減している。
本形態において、吸収部６０は、厚さ方向Ｈで組成が一定または略一定の層になっている。従って、反射部４０と吸収部６０との間に界面が存在している。
（細線１０の製造方法）
図４は、図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１の製造工程のうち、各部分を構成する膜を成膜した様子を示す説明図である。図５は、図４に示す混合部分３５の形成方法の一例を示す説明図である。図６は、図４に示す混合部分３５の形成方法の他の例を示す説明図である。
図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１を製造する場合、図４に示すように、基板２の一方面２ａに各部分を形成するための膜を形成した後、図２に示すように、全ての膜をパターニングし、細線１０とする。
その際、反射部４０に混合部分３５（第３混合部分）を設けることを目的に、図５に模式的に示すように、下地部３０を構成する元素の堆積速度（図５に点線Ｌ１で示す。）を成膜時間の経過に伴って低下させると同時に、反射部４０を構成する元素の堆積速度（図５に実線Ｌ２で示す。）を成膜時間の経過に伴って上昇させる。例えば、下地部３０、混合部分３５、および反射部４０を形成する際、二元スパッター法を用い、下地部３０を形成するためのターゲット（シリコン酸化膜）に対するスパッター速度を成膜時間の経過に伴って低下させると同時に、反射部４０を形成するためのターゲット（アルミニウム）に対するスパッター速度を成膜時間の経過に伴って上昇させる。より具体的には、高周波スパッター法を用いる場合、下地部３０を形成するためのターゲット（シリコン酸化膜）に対する高周波スパッター電力を、例えば８００Ｗから成膜時間の経過に伴って０Ｗまで低下させると同時に、反射部４０を形成するためのターゲット（アルミニウム）に対する高周波スパッター電力を、例えば０Ｗから成膜時間の経過に伴って８００Ｗまで増大させる。
ここで、各領域を構成する元素の堆積速度については、図５に示すように、連続的に変化させる方法を採用することができる。この場合、混合部分３５では、下地部３０を構成する元素の割合、および反射部４０を構成する元素の割合が連続的に変化する。
また、各領域を構成する元素の堆積速度を、図６に点線Ｌ１および実線Ｌ２で示すように、階段状に変化させる方法を採用してもよく、この場合、混合部分３５では、下地部３０を構成する元素の割合、および反射部４０を構成する元素の割合が階段状に変化する。かかる方法によれば、成膜工程における制御が容易である。この場合でも、段数を十分に多くすれば、混合部分３５では、下地部３０を構成する元素の割合、および反射部４０を構成する元素がなだらかに変化するので、下地部３０と反射部４０との間に明確な界面が発生しない。
図５および図６に示す成膜方法は、後述する実施形態において、いずれの混合部分を設ける場合も同様である。また、図５および図６には、堆積速度が成膜期間の全てにおいて変化していたが、下地部３０の成膜初期には、反射部４０の成膜を停止し、下地部３０のうち、基板２と接する部分がシリコン酸化膜のみからなる態様を採用してもよい。また、反射部４０の成膜終期には、下地部３０の成膜を停止し、反射部４０のうち、吸収部６０と接する部分が反射性金属のみからなる態様を採用してもよい。かかる態様は、後述する実施形態において、いずれの混合部分を設ける場合も同様である。
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のワイヤーグリッド偏光素子１において、反射部４０の下地部３０側の部分は、下地部３０の側から組成が緩やかに変化した混合部分３５（第３混合部分）になっているため、反射部４０、および反射部４０と下地部３０との間の部分には、組成が急激に変化した界面が存在しない。従って、下地部３０を設けた場合、図３を参照して説明したように、界面の数が増大しようとするが、本形態では、反射部４０と下地部３０との間に界面を発生させない。また、反射部４０に組成が異なる部分を設けた場合でも、反射部４０には界面が発生しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。特に界面に起因する反射を防止すれば、細線１０の延在方向に直交する方向に振動する第１直線偏光の透過効率を高めることができる等の効果を奏する。
また、本形態では、反射部４０に、反射部４０の第５部分１５から第６部分１６に向けて反射部４０に含まれるアルミニウムの割合が漸増し、下地部３０に含まれるシリコンおよび酸素の割合が漸減する混合部分３５（第３混合部分）を設けたため、反射部４０の基板２側と下地部３０との密着性が高い。それ故、ワイヤーグリッド偏光素子１の温度が上昇した場合でも、反射部４０の下地側との密着性が低下する等の問題点が発生しにくい。なお、下地部３０と基板２とは、同じ材料から構成されているため、組成が変わることにより生じる界面は存在しない。
［実施形態２］
図７は、本発明の実施形態２に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。実施形態１では、反射部４０の第５部分１５と第６部分１６の間に混合部分３５を設けたが、反射部４０の基板２とは反対側の端部の第２部分１２と、反射部４０の基板２側の第１部分１１（反射部４０において第２部分１２に対して基板２側に位置する部分）との間に混合部分を設ける構成とすることもできる。具体的には、図７に示すように、ワイヤーグリッド偏光素子１の細線１０において、反射部４０は、酸素を含んでおり、反射部４０の第２部分１２から第１部分１１に向けて反射部４０の光反射材料の元素（アルミニウム）の割合が漸増し、酸素の割合が漸減する混合部分４５（第１混合部分）が設けられている。より具体的には、第２部分１２が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする場合、混合部分４５（第１混合部分）では、反射部４０の第２部分１２から第１部分１１に向けてアルミニウムの割合が漸増し、酸素の割合が漸減している。従って、第２部分１２では、Ａｌ２Ｏ３の割合が多く、ピュアアルミニウム、Ａｌ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ２の割合が少ないが、第１部分１１では、逆に、ピュアアルミアルミニウムの割合が、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ２の割合よりも多くなっている。
なお、本形態では、下地部３０、および吸収部６０は各々、厚さ方向Ｈで組成が一定または略一定の層になっている。従って、下地部３０と反射部４０との間、反射部４０と吸収部６０との間の各々に界面が存在している。
このように、本形態では、反射部４０に組成が異なる部分を設けたが、組成が異なる部分の間は、組成がなだらかに変化する混合部分４５（第１混合部分）になっているため、反射部４０の内部には界面が発生しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。なお、下地部３０と基板２とは、同じ材料から構成されているため、組成が変わることにより生じる界面は存在しない。
［実施形態３］
図８は、本発明の実施形態３に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。本形態では、図８に示すように、反射部４０の第５部分１５と第６部分１６との間に混合部分３５（第３混合部分）が設けられ、反射部４０の第２部分１２と第１部分１１との間に混合部分４５（第１混合部分）が設けられている。
より具体的には、反射部４０の第５部分１５と第６部分１６との間には、第５部分１５から第６部分１６に向けて光反射材料の元素の割合が漸増し、下地部３０に含まれる元素の割合が漸減する混合部分３５（第３混合部分）が設けられている。より具体的には、混合部分３５（第３混合部分）では、第５部分１５から第６部分１６に向けて光反射材料の元素であるアルミニウムの割合が漸増し、下地部３０に含まれる元素であるシリコンおよび酸素の割合が漸減している。
また、反射部４０の第２部分１２と第１部分１１との間には、第２部分１２から第１部分１１に向けて光反射材料の元素の割合が漸増し、酸素の割合が漸減する混合部分４５（第１混合部分）が設けられている。より具体的には、第２部分１２が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする場合、混合部分４５（第１混合部分）では、第２部分１２から第１部分１１に向けてアルミニウムの割合が漸増し、酸素の割合が漸減している。従って、第２部分１２では、Ａｌ２Ｏ３の割合が多く、ピュアアルミニウム、Ａｌ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ２の割合が少ないが、第１部分１１では、逆に、ピュアアルミアルミウムの割合が、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ２の割合よりも多くなっている。
なお、本形態では、吸収部６０は、厚さ方向Ｈで組成が一定または略一定の層になっている。従って、反射部４０と吸収部６０との間に界面が存在している。
このように、本形態では、下地部３０と反射部４０との間に界面を発生させないため、細線１０全体では、界面の発生を抑制することができる。また、反射部４０に組成が異なる部分を設けたが、組成が異なる部分の間は、組成がなだらかに変化する混合部分４５（第１混合部分）になっているため、反射部４０の内部には界面が発生しない。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。なお、下地部３０と基板２とは、同じ材料から構成されているため、組成が変わることにより生じる界面は存在しない。
［実施形態４］
図９は、本発明の実施形態４に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。本形態において、反射部４０および吸収部６０は各々、酸素、窒素、および炭素のいずれかを共通元素として含んでいる。本形態において、反射部４０および吸収部６０は各々、酸素を共通元素として含んでいる。また、反射部４０の混合部分３５（第３混合部分）および混合部分４５（第１混合部分）に加えて、吸収部６０にも混合部分が設けられている。
より具体的には、図９に示すように、吸収部６０の基板２側の端部の第３部分１３と吸収部６０の基板２とは反対側の第４部分１４（吸収部６０において第３部分１３に対して基板２とは反対側の部分）との間には、第３部分１３から第４部分１４に向けて吸収部６０に含まれる主成分の元素の割合が漸増し、酸素が漸減する混合部分５５（第２混合部分）が設けられている。より具体的には、吸収部６０の第３部分１３がシリコン酸化物を主成分とする場合、混合部分５５では、第３部分１３から第４部分１４に向けて吸収部６０に主成分として含まれる光吸収材料の元素であるシリコンの割合が漸増し、吸収部６０に含まれる酸素の割合が漸減している。
このように、本形態では、下地部３０と反射部４０との間、反射部４０の内部、反射部４０と吸収部６０との間、および吸収部６０の内部に界面を発生させないため、細線１０全体では、界面の発生を抑制することができる。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。なお、下地部３０と基板２とは、同じ材料から構成されているため、組成が変わることにより生じる界面は存在しない。
［実施形態５］
図１０は、本発明の実施形態５に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。本形態において、反射部４０および吸収部６０は各々、酸素、窒素、および炭素のいずれかを含んでいる。本形態において、反射部４０および吸収部６０は各々、酸素を含んでいる。また、反射部４０の混合部分３５（第３混合部分）および混合部分４５（第１混合部分）に加えて、吸収部６０にも混合部分が設けられている。
より具体的には、図１０に示すように、吸収部６０の基板２の反対側の端部の第７部分１７と吸収部６０の基板２側である第８部分１８（吸収部６０において第７部分１７より基板２０側の位置する部分）との間には、第７部分１７から第８部分１８に向けて吸収部６０に含まれる主成分の元素の割合が漸増し、吸収部６０に含まれる酸素の割合が漸減する混合部分６５（第４混合部分）が設けられている。より具体的には、混合部分６５（第４混合部分）では、第７部分１７から第８部分１８に向けて吸収部６０に主成分として含まれる光吸収材料の元素であるシリコンの割合が漸増し、吸収部６０に含まれる酸素の割合が漸減している。従って、第７部分１７では、酸化シリコン（ＳｉＯ２）の割合が多く、ピュアシリコン（Ｓｉ）やＳｉＯの割合が少ないが、第８部分１８では、逆に、ピュアシリコンの割合が、シリコン酸化物（ＳｉＯ２、ＳｉＯ）の割合よりも多くなっている。なお、本形態では、反射部４０と吸収部６０との間に界面が存在している。
このように、本形態では、下地部３０と反射部４０との間、反射部４０の内部、および吸収部６０の内部に界面を発生させないため、細線１０全体では、界面の発生を抑制することができる。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。なお、下地部３０と基板２とは、同じ材料から構成されているため、組成が変わることにより生じる界面は存在しない。
［実施形態６］
図１１は、本発明の実施形態６に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。本形態において、反射部４０および吸収部６０は各々、酸素、窒素、および炭素のいずれかを共通元素として含んでいる。本形態において、反射部４０および吸収部６０は各々、酸素を共通元素として含んでいる。また、反射部４０の混合部分３５（第３混合部分）、反射部４０の混合部分４５（第１混合部分）、および吸収部６０の混合部分５５（第２混合部分）が設けられている。
従って、本形態では、細線１０全体では、界面の発生を抑制することができる。それ故、界面の存在に起因する反射や、高温環境下での界面での密着性の低下等の問題が発生しにくい。なお、下地部３０と基板２とは、同じ材料から構成されているため、組成が変わることにより生じる界面は存在しない。
［実施形態７］
図１２は、本発明の実施形態７に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。本形態において、吸収部６０は、酸素、窒素、および炭素のいずれかを含んでいる。本形態において、吸収部６０は、酸素を含んでいる。本形態では、図１２に示すように、吸収部６０の基板２の側の端部の第３部分１３と吸収部６０の基板２とは反対側の第４部分１４との間にのみ混合部分５５（第２混合部分）が設けられている。
［実施形態８］
図１３は、本発明の実施形態８に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。本形態において、吸収部６０は、酸素、窒素、および炭素のいずれかを含んでいる。本形態において、吸収部６０は、酸素を含んでいる。本形態では、図１３に示すように、本形態では、吸収部６０の基板２とは反対側の端部の第７部分１７と吸収部６０の基板２側の第８部分１８との間にのみ混合部分６５（第４混合部分）が設けられている。
［実施形態９］
図１４は、本発明の実施形態９に係るワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。本形態において、吸収部６０は、酸素、窒素、および炭素のいずれかを含んでいる。本形態において、吸収部６０は、酸素を含んでいる。本形態では、図１４に示すように、吸収部６０の基板２の側の端部の第３部分１３と吸収部６０の基板２との反対側の第４部分１４との間には混合部分５５（第２混合部分）が設けられている。また、吸収部６０の基板２とは反対側の端部の第７部分１７と吸収部６０の基板２の側の第８部分１８との間には混合部分６５（第４混合部分）が設けられている。
［別の実施形態］
図示を省略するが、図７に示す混合部分４５（第１混合部分）と、図１２に示す混合部分５５（第２混合部分）とを設けた態様であってもよい等、混合部分４５（第１混合部分）、混合部分５５（第２混合部分）、混合部分３５（第３混合部分）、および混合部分６５（第４混合部分）のいずれを組み合わせてもよい。
［他の実施形態］
上記実施形態では、吸収部６０を構成する光吸収材料がシリコンであったが、タングステン、タンタル、チタン、モリブデン等の高融点金属を光吸収材料として用いた場合に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態では、吸収部６０および反射部４０が酸素を含有している場合を中心に説明したが、吸収部６０および反射部４０が窒素または炭素を含有する場合に本発明を適用してもよく、この場合、混合部分では、窒素または炭素の割合が変化する態様となる。例えば、吸収部６０が窒素を含有するゲルマニウム等を主成分とする場合、吸収部６０に設けた混合部分では、窒素の割合が変化している態様であってもよい。
上記実施形態では、基板２に対して細線１０が設けられた側から光が入射するため、吸収部６０が反射部４０に対して基板２とは反対側に設けられていたが、基板２に対して細線１０とは反対側から光が入射する場合、吸収部６０が反射部４０に対して基板２側に設けられる。このような場合に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態では、二元スパッター法を用いた例を説明したが、反応性スパッター法等によって元素の割合を変える方法を採用してもよい。
［投射型表示装置の構成例］
上述した実施形態に係るワイヤーグリッド偏光素子１を用いた電子機器の一例として、投射型表示装置を説明する。図１５は、透過型の液晶パネル（液晶装置）を用いた投射型表示装置の説明図である。
図１５に示す投射型表示装置８００は、光源部８１０、ダイクロイックミラー８１３、８１４、反射ミラー８１５、８１６、８１７、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９、出射レンズ８２０、液晶装置（第１液晶装置８２１、第２液晶装置８２２、および第３液晶装置８２３）、クロスダイクロイックプリズム８２５、および投射レンズ８２６（投射光学系）を有している。
光源部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ー８１２とからなる。なお、光源部８１０には、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。また、光源部８１０には、レーザー素子や発光ダイオード等の固体光源を用いることもある。
ダイクロイックミラー８１３は、光源部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、赤色光用の第２液晶装置８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用の第１液晶装置８２１に入射される。青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過し、長い光路による光損失を防ぐために設けられた入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９及び出射レンズ８２０を含むリレー光学系８２８を介して、青色光用の第３液晶装置８２３に入射される。
第１液晶装置８２１、第２液晶装置８２２および第３液晶装置８２３の各々では、液晶パネル８３０を挟んで両側に、入射側偏光素子８４０と出射側偏光素子８５０とが配置されている。入射側偏光素子８４０は、光源部８１０から出射された光の光路上の、光源部８１０と液晶パネル８３０との間の入射経路に設けられている。出射側偏光素子８５０は、液晶パネル８３０を通過した光の光路上の、液晶パネル８３０と投射レンズ８２６との間の出射経路に設けられている。入射側偏光素子８４０と出射側偏光素子８５０とは、互いの透過軸が直交して配置されている。
入射側偏光素子８４０は反射型の偏光素子であり、透過軸と直交する振動方向の光を反射させる。出射側偏光素子８５０は、本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１を用いた吸収型の偏光素子である。
第１液晶装置８２１、第２液晶装置８２２および第３液晶装置８２３の各々により変調された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。
本形態では、第１液晶装置８２１、第２液晶装置８２２および第３液晶装置８２３の各々において、出射側偏光素子８５０に、本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１を用いたため、出射側偏光素子８５０で反射した光が液晶パネル８３０に入射するという事態が発生にくい。
なお、本形態では、出射側偏光素子８５０に、本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１を用いたが、入射側偏光素子８４０に本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１を用いた態様や、入射側偏光素子８４０および出射側偏光素子８５０の双方に本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１を用いた態様であってもよい。
（他の投射型表示装置）
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源等を用い、かかるＬＥＤ光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。また、本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１は、上記の投射型表示装置８００の他にも、ヘッドマウントディスプレイ、パーソナルコンピューター、液晶テレビ、カーナビゲーション装置等の電子機器において液晶装置を構成する場合に用いてもよい。
１…ワイヤーグリッド偏光素子、２…基板、２ａ…一方面、１０…細線、１９…ワイヤーグリッド、３０…下地部、３５・・・混合部分（第３混合部分）、４０…反射部、４５・・・混合部分（第１混合部分）、５５・・・混合部分（第２混合部分）、６５・・・混合部分（第４混合部分）、６０…吸収部、８００…投射型表示装置、８１０…光源部、８２１…第１液晶装置、８２２…第２液晶装置、８２３…第３液晶装置、８２５…クロスダイクロイックプリズム、８２６…投射レンズ、８３０…液晶パネル、８４０…入射側偏光素子、８５０…出射側偏光素子部

Claims (5)

  1. 基板と、
    光反射材料を含む反射部と、前記反射部の前記基板側とは反対側に隣接した光吸収材料を含む吸収部と、を有する細線と、を備え、
    前記反射部及び前記吸収部は、酸素、窒素、および炭素の少なくとも１つの元素を共通元素として含み、
    前記反射部の前記基板側の第１部分と前記反射部の前記基板とは反対側の端部の第２部分との間に、前記第２部分から前記第１部分に向けて前記共通元素の割合が漸減し、前記光反射材料の元素の割合が漸増する第１混合部分が設けられ、
    前記吸収部の前記基板側の端部の第３部分と前記吸収部の前記基板とは反対側の第４部分との間に、前記第３部分から前記第４部分に向けて前記共通元素の割合が漸減し、前記光吸収材料の元素の割合が漸増する第２混合部分が設けられていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
  2. 前記反射部の前記基板側の端部の第５部分と前記反射部の前記基板とは反対側の第６部分との間に、前記第５部分から前記第６部分に向けて前記共通元素の割合と前記基板に含まれる元素の割合が漸減し、前記光反射材料の元素の割合が漸増する第３混合部分が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーグリッド偏光素子。
  3. 前記吸収部の前記基板とは反対側の端部の第７部分と前記吸収部の前記基板側の第８部分との間に、前記第７部分から前記第８部分に向けて前記共通元素の割合が漸減し、前記光吸収材料の元素の割合が漸増する第４混合部分が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤーグリッド偏光素子。
  4. 請求項１から３までの何れか一項に記載のワイヤーグリッド偏光素子を備えた液晶装置であって、
    液晶パネルへの光の入射経路、および前記液晶パネルからの光の出射経路の少なくとも一方に前記ワイヤーグリッド偏光素子が配置されていることを特徴とする液晶装置。
  5. 請求項４に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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