JP2018151545A - ワイヤーグリッド偏光素子および投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤー状金属層からなるワイヤーグリッド、およびワイヤー状金属層に積層した光吸収層の劣化を抑制することのできるワイヤーグリッド偏光素子、および該ワイヤーグリッド偏光素子を備えた投射型表示装置を提供すること。【解決手段】ワイヤーグリッド偏光素子１は、透光性基板２の一方面２ａに、アルミニウムまたは銀を主成分とする複数のワイヤー状金属層４１が並列して延在するワイヤーグリッド４と、ワイヤー状金属層４１の端部に積層された光吸収層５１を有している。ワイヤー状金属層４１の側壁４１１、光吸収層５１の側面５１１、および光吸収層５１の透光性基板２とは反対側の面５１２は、保護層６で覆われている。保護層６は、シランカップリング剤による処理によって形成された有機シラン化合物６１からなる。【選択図】図２

Description

本発明は、複数のワイヤー状金属層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、および該ワイヤーグリッド偏光素子を備えた投射型表示装置に関するものである。

投射型表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルに供給される光を出射する光源部と、ライドバルブによって変調された光を投射する投射光学系とを有しており、光源部から液晶パネルを経由して投射光学系に到る光路に偏光素子が配置されている。かかる偏光素子として、透光性基板の一方面に、アルミニウムまたは銀を主成分とする複数の細線が並列して延在するワイヤーグリッドが形成されたワイヤーグリッド偏光素子（無機偏光素子）が提案されている。

一方、ワイヤーグリッド偏光素子では、アルミニウムまたは銀を主成分とするワイヤー状金属層が水分との接触によって腐食するおそれがあることから、ワイヤー状金属層の表面をアミノホスホネートの単分子層からなる保護層で覆うことが提案されている（特許文献１参照）。

特表２００６−５０７５１７号公報

ワイヤーグリッド偏光素子では、ワイヤーグリッドが形成されている側から光が入射した際、入射した光がワイヤーグリッドの先端面で反射すると、迷光等の原因となる。そこで、ワイヤー状金属層の透光性基板とは反対側の端部に光吸収層を積層した構造が考えられる。しかしながら、光吸収層においても水分と反応して光吸収性が低下するおそれがあるが、かかる光吸収性の低下は、ワイヤー状金属層の表面を覆う保護層では防止することができない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ワイヤー状金属層からなるワイヤーグリッド、およびワイヤー状金属層に積層した光吸収層の劣化を抑制することのできるワイヤーグリッド偏光素子、および該ワイヤーグリッド偏光素子を備えた投射型表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るワイヤーグリッド偏光素子は、透光性基板と、前記透光性基板の一方面に形成され、アルミニウムまたは銀を主成分とする複数のワイヤー状金属層が並列して延在するワイヤーグリッドと、前記ワイヤー状金属層の前記透光性基板とは反対側の端部に積層された光吸収層と、前記ワイヤー状金属層の側壁、前記光吸収層の側面、および前記光吸収層の前記透光性基板とは反対側の面を覆う保護層と、を有することを特徴とする。

本発明では、アルミニウムまたは銀を主成分とするワイヤー状金属層の側壁、光吸収層の側面、および光吸収層の透光性基板とは反対側の面が保護層で覆われているため、ワイヤー状金属層および光吸収層の双方において、水分等との反応に起因する劣化を防止することができる。

本発明において、前記光吸収層は、半導体膜または金属膜からなり、前記保護層は、有機シラン化合物からなる態様を採用することができる。かかる態様によれば、半導体膜または金属膜の表面に形成された酸化物とシランカップリング剤との結合によって、光吸収層およびワイヤー状金属層を覆うように撥水性の保護層を適正に形成することができる。また、シランカップリング剤による処理によれば、厚さの薄い保護層を形成することができるので、ワイヤーグリッド偏光素子の光学特性が保護層によって低下しにくい。

本発明において、前記保護層は、フッ素含有有機シラン化合物からなる態様を採用することができる。かかる態様によれば、シランカップリング剤がフッ素を含有しているため、撥水性が高い保護層を形成することができる。従って、ワイヤー状金属層および光吸収層の双方において水分等に起因する劣化を防止することができる。

本発明において、前記フッ素含有有機シラン化合物は、Ｘ線光電子分光法で結合エネルギーが０ｅＶから１４００ｅＶの間で検出された全ての元素に対するフッ素の元素濃度（ａｔｏｍ％）が４０％以上かつ６０％以下である態様を採用することができる。かかる態様によれば、シランカップリング剤がフッ素を多く含有しているため、撥水性が高い保護層を形成することができる。

本発明において、前記保護層は、厚さが５ｎｍ以下である態様を採用することができる。かかる態様によれば、ワイヤーグリッド偏光素子の光学特性が保護層によって低下しにくい。

本発明において、前記光吸収層は、シリコンまたはゲルマニウムを主成分とする態様を採用することができる。

本発明において、前記保護層は、前記一方面で前記ワイヤーグリッドから露出する部分を覆っている態様を採用することができる。

本発明において、前記保護層は、前記透光性基板の前記一方面とは反対側の面である他方面を覆っている態様を採用することができる。

本発明において、前記透光性基板の前記一方面とは反対側の面である他方面に反射防止層が積層されており、前記保護層は、前記反射防止層の前記透光性基板とは反対側の面を覆っている態様を採用することができる。

本発明において、前記保護層は、前記透光性基板の前記一方面と前記他方面との間の側面を覆っている態様を採用することができる。

本発明に係るワイヤーグリッド偏光素子は投射型表示装置等に用いることができる。投射型表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルに供給される光を出射する光源部と、前記液晶パネルによって変調された光を投射する投射光学系と、を有し、前記光源部から前記液晶パネルを経由して前記投射光学系に到る光路に前記ワイヤーグリッド偏光素子が配置されている。

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説明図である。 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である。 図２に示すワイヤーグリッド偏光素子の製造方法の一例を示す工程断面図である。 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である。 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である。 透過型の液晶パネルを用いた投射型表示装置の説明図である。 反射型の液晶パネルを用いた投射型表示装置の説明図である。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。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、以下の説明では、ワイヤーグリッド４（ワイヤー状金属層４１）が延在している方向をＹ方向とし、ワイヤー状金属層４１が並列している方向をＸ方向としてある。

［実施形態１］
（ワイヤーグリッド偏光素子１の構成）
図１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の説明図である。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。なお、図１には、図２に示す保護層６が省略されている。

図１および図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１は、透光性基板２と、透光性基板２の一方面２ａに形成された金属製のワイヤーグリッド４とを有している。ワイヤーグリッド４は、平行に並列した複数のワイヤー状金属層４１（金属細線）からなる。本実施形態において、複数のワイヤー状金属層４１は各々、アルミニウムまたは銀を主成分とする。このため、ワイヤーグリッド偏光素子１は、可視光波長領域においてワイヤーグリッド４での吸収損失を小さく抑えることができる。

透光性基板２としては、ガラス基板、石英基板、水晶基板等が用いられる。本実施形態において、透光性基板２は水晶基板である。透光性基板２は、例えば１辺が約２０ｍｍから３０ｍｍの四角形状を有しており、厚さは０．５ｍｍから０．８ｍｍである。ワイヤー状金属層４１の太さおよびスペース（ワイヤー状金属層４１の間隔）は、例えば４００ｎｍ以下である。本実施形態において、ワイヤー状金属層４１の太さおよびスペースは各々、例えば５０ｎｍから２００ｎｍである。例えば、ワイヤー状金属層４１の太さおよびスペースは各々、５０ｎｍであり、ワイヤー状金属層４１の厚さは、２００ｎｍである。

このように構成したワイヤーグリッド４において、ワイヤー状金属層４１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、ワイヤー状金属層４１の長手方向に直交する電場ベクトルを有する成分である第１偏光の光は透過し、ワイヤー状金属層４１の長手方向と平行な電場ベクトルを有する成分である第２偏光の光は反射される。

本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光素子１では、ワイヤー状金属層４１の透光性基板２とは反対側の端部に光吸収層５１が積層されている。このため、ワイヤーグリッド偏光素子１では、ワイヤーグリッド４が形成されている側から光が入射した際、入射した光がワイヤーグリッド４の先端面で反射するという事態が発生しないので、迷光等の発生を抑制することができる。本実施形態において、光吸収層５１は、シリコンやゲルマニウム等の半導体膜、またはタンタル、ニオブ、チタン等の金属膜からなる。本実施形態において、光吸収層５１は、シリコンまたはゲルマニウムからなる。

また、本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光素子１では、ワイヤー状金属層４１の側壁４１１、光吸収層５１の側面５１１、および光吸収層５１の透光性基板２とは反対側の面５１２を覆う保護層６が形成されている。本実施形態において、保護層６はシランカップリング剤による処理により形成された有機シラン化合物６１からなる。従って、保護層６は撥水性を有している。保護層６は、厚さが５ｎｍ以下、さらには、２ｎｍ以下であり、極めて薄い。すなわち、保護層６は、単分子膜、または略単分子膜からなる。それ故、保護層６を形成しても、保護層６がワイヤーグリッド偏光素子１の光学特性を低下させにくい。

本実施形態では、シランカップリング剤としてフッ素含有有機シラン化合物（フッ素系シランカップリング剤）を用いたため、保護層６は、フッ素含有有機シラン化合物６２からなる。従って、保護層６は、極めて高い撥水性を有している。ここで、本実施形態で用いたフッ素含有有機シラン化合物６２は、Ｘ線光電子分光法で結合エネルギーが０ｅＶから１４００ｅＶの間で検出された全ての元素（炭素、酸素、フッ素、アルミニウム、シリコン、塩素、カリウム、カルシウム）に対するフッ素の元素濃度（ａｔｏｍ％）が４０％以上かつ６０％以下であり、フッ素濃度が高い。

本実施形態では、保護層６は、透光性基板２の一方面２ａのうち、ワイヤーグリッド４から露出する部分も覆っている。但し、透光性基板２において、一方面２ａとは反対側の面である他方面２ｂや、一方面２ａと他方面２ｂとの間の側面２ｃには、保護層６が形成されない。

（ワイヤーグリッド偏光素子１の製造方法）
図３は、図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１の製造方法の一例を示す工程断面図である。本実施形態では、図３に示す工程ＳＴ１において、保護層６を形成する前のワイヤーグリッド偏光素子１ａを準備する。ここで、ワイヤーグリッド偏光素子１ａに有機物９が付着している場合には、図３に示す工程ＳＴ２において、ＵＶ光照射して有機物９を除去する。次に、図３に示す工程ＳＴ３において、透光性基板２の一方面２ａの側にシランカップリング剤（フッ素系シランカップリング剤）を０．０１ｗｔ％〜１ｗｔ％配合した処理液をスピンコート等により塗布し、処理液層６０を形成する。

次に、図３に示す工程ＳＴ４において、自然乾燥等の方法で処理液層６０から溶媒を蒸発させる。次に、温度が６０℃〜１５０℃、湿度が７５％〜１００％の雰囲気中で、処理液層６０を３時間から２４時間加熱し、処理液層６０においてシランカップリング剤に脱水縮合反応を行わせ、図２に示す保護層６を形成する。その結果、ワイヤーグリッド偏光素子１を得ることができる。

より具体的には、シランカップリング剤は、加水分解によってシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）を生成した後、シラノール同士が徐々に脱水縮合してシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を生成し、撥水性の有機シラン化合物６１（保護層６）を形成する。また、シランカップリング剤は、ワイヤー状金属層４１および光吸収層５１を構成する金属膜や半導体膜の表面に形成された酸化物表面と強固な結合を生成し、自己組織化単分子膜（撥水性の有機シラン化合物６１（保護層６））を形成する。また、透光性基板２の表面との間でも、上記の反応が行われるので、保護層６は、透光性基板２の一方面２ａのうち、ワイヤーグリッド４から露出する部分も覆う。なお、本実施形態では、処理液層６０をスピンコート法により形成したため、透光性基板２の他方面２ｂや側面２ｃには、保護層６が形成されない。

シランカップリング剤としては、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン等を例示することができる。また、フッ素含有有機シランカップリング剤では、シランカップリング剤の水素の一部がフッ素に置換された構造を有しており、上記の脱水縮合により、フッ素含有有機シラン化合物６２（保護層６））を形成する。保護層６がフッ素含有有機シラン化合物６２であれば、撥水性がより高くなる。

しかる後には、純水やアルコール等の洗浄液でワイヤーグリッド偏光素子１を洗浄した後、温度が１５０℃〜２５０℃の条件で１分から３０分、乾燥させる。

（本実施形態の主な効果）
以上説明したように、本実施形態では、アルミニウムまたは銀を主成分とするワイヤー状金属層４１の側壁４１１、光吸収層５１の側面５１１、および光吸収層５１１の透光性基板２とは反対側の面５１２が保護層６で覆われているため、ワイヤー状金属層４１および光吸収層５１の双方において、水分等との反応に起因する劣化を防止することができる。また、光吸収層５１は、半導体膜または金属膜からなり、保護層６は、有機シラン化合物６１からなる。このため、半導体膜または金属膜の表面に形成された酸化物とシランカップリング剤との結合によって、光吸収層５１およびワイヤー状金属層４１を覆うように撥水性の保護層６を適正に形成することができる。また、シランカップリング剤による処理によれば、厚さの薄い保護層６を形成することができるので、ワイヤーグリッド偏光素子１の光学特性が保護層によって低下しにくい。

［実施形態２］
図４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。なお、本実施形態および後述する実施形態３の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

本実施形態では、ワイヤーグリッド偏光素子１の製造工程において、図３に示す工程ＳＴ３では、シランカップリング剤（フッ素系シランカップリング剤）を０．０１ｗｔ％〜１ｗｔ％配合した処理液に、保護層６を形成する前のワイヤーグリッド偏光素子１ａに浸漬して処理液層６０を形成した後、余剰な処理液層６０を除去し、その後、自然乾燥させる。以降の工程は実施形態１と同様である。かかる方法によれば、図４に示すように、保護層６は、ワイヤー状金属層４１の側壁４１１、光吸収層５１の側面５１１、および光吸収層５１の透光性基板２とは反対側の面５１２を覆い、かつ、透光性基板２の一方面２ａのうち、ワイヤーグリッド４から露出する部分、透光性基板２の他方面２ｂ、および透光性基板２の側面２ｃを覆う。

なお、透光性基板２として大型基板を用い、上記の工程を実行した後、大型基板を切断してワイヤーグリッド偏光素子１を得る場合には、透光性基板２の側面２ｃには保護層６が形成されないことになる。

［実施形態３］
図５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。図５に示すように、本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光素子１では、透光性基板２の他方面２ｂに誘電体多層膜からなる反射防止層７が積層されており、保護層６は、反射防止層７の透光性基板２とは反対側の面７１を覆っている。すなわち、ワイヤー状金属層４１の側壁４１１、光吸収層５１の側面５１１、光吸収層５１の透光性基板２とは反対側の面５１２、透光性基板２の一方面２ａのうち、ワイヤーグリッド４から露出する部分、透光性基板２の側面２ｃ、および反射防止層７の透光性基板２とは反対側の面７１を覆っている。

かかるワイヤーグリッド偏光素子１は、保護層６を形成する前に反射防止層７を形成しておき、図３に示す工程ＳＴ３では。シランカップリング剤（フッ素系シランカップリング剤）を０．０１ｗｔ％〜１ｗｔ％配合した処理液に、保護層６を形成する前のワイヤーグリッド偏光素子１ａに浸漬して処理液層６０を形成する。なお、透光性基板２として大型基板を用い、上記の工程を実行した後、大型基板を切断してワイヤーグリッド偏光素子１を得る場合には、透光性基板２の側面２ｃには保護層６が形成されないことになる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、シランカップリング剤によって保護層６を形成したが、シランカップリング剤に代えて、フッ素系アルミネートカップリング剤やフッ素系チタネートカップリング剤等を用いて保護層６を形成してもよい。

［投射型表示装置の構成例１］
上述した実施形態に係るワイヤーグリッド偏光素子１を用いた投射型表示装置（液晶プロジェクター）を説明する。図６は、透過型の液晶パネルを用いた投射型表示装置の説明図である。なお、図６に示す投射型表示装置１１０、および図７を参照して後述する投射型表示装置１０００のいずれにおいても、液晶パネルと、液晶パネルに供給される光を出射する光源部と、液晶パネルによって変調された光を投射する投射光学系とが設けられ、光源部から液晶パネルを経由して投射光学系に到る光路に、図１〜図５を参照して説明したワイヤーグリッド偏光素子１が配置される。

図６に示す投射型表示装置１１０は、透過型の液晶パネルを用いた液晶プロジェクターであり、スクリーン等からなる被投射部材１１１に光を照射し、画像を表示する。かかる投射型表示装置１１０においては、以下に説明する第１偏光板１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂ、および第２偏光板１１５ｄ、１１６ｄ、１１７ｄの一方または両方に本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１が用いられる。

投射型表示装置１１０は、装置光軸Ｌ０に沿って、照明装置１６０と、照明装置１６０から出射された光が供給される複数のライトバルブ（液晶ライトバルブ１１５〜１１７）と、液晶ライトバルブ１１５〜１１７から出射された光を合成して出射するクロスダイクロイックプリズム１１９（光合成光学系）と、クロスダイクロイックプリズム１１９により合成された光を投射する投射光学系１１８とを有している。また、投射型表示装置１１０は、ダイクロイックミラー１１３、１１４、およびリレー系１２０を備えている。投射型表示装置１１０において、液晶ライトバルブ１１５〜１１７およびクロスダイクロイックプリズム１１９は、光学ユニット１５０を構成している。

照明装置１６０では、装置光軸Ｌ０に沿って、光源部１６１、フライアイレンズ等のレンズアレイからなる第１インテグレーターレンズ１６２、フライアイレンズ等のレンズアレイからなる第２インテグレーターレンズ１６３、偏光変換素子１６４、およびコンデンサーレンズ１６５が順に配置されている。光源部１６１は、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを含む白色光を出射する光源１６８と、リフレクター１６９とを備えている。光源１６８は超高圧水銀ランプ等により構成されており、リフレクター１６９は、放物線状の断面を有している。第１インテグレーターレンズ１６２および第２インテグレーターレンズ１６３は、光源部１６１から出射された光の照度分布を均一化する。偏光変換素子１６４は、光源部１６１から出射された光を、例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする。

ダイクロイックミラー１１３は、照明装置１６０から出射された光に含まれる赤色光Ｒを透過させるとともに、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを反射する。ダイクロイックミラー１１４は、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光Ｇおよび青色光Ｂのうち、青色光Ｂを透過させるとともに緑色光Ｇを反射する。このように、ダイクロイックミラー１１３、１１４は、照明装置１６０から出射された光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂに分離する色分離光学系を構成している。

液晶ライトバルブ１１５は、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３で反射した赤色光Ｒを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ１１５は、λ／２位相差板１１５ａ、第１偏光板１１５ｂ、液晶パネル１００Ｒ、および第２偏光板１１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１５に入射する赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、ｓ偏光のままである。

λ／２位相差板１１５ａは、液晶ライトバルブ１１５に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。第１偏光板１１５ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。液晶パネル１００Ｒは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。第２偏光板１１５ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１１５は、画像信号に応じて赤色光Ｒを変調し、変調した赤色光Ｒをクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて出射する。

液晶ライトバルブ１１６は、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイックミラー１１４で反射した緑色光Ｇを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ１１６は、液晶ライトバルブ１１５と同様に、第１偏光板１１６ｂ、液晶パネル１００Ｇ、および第２偏光板１１６ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１６に入射する緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー１１３、１１４で反射されて入射するｓ偏光である。第１偏光板１１６ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。液晶パネル１００Ｇは、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。第２偏光板１１６ｄは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１１６は、画像信号に応じて緑色光Ｇを変調し、変調した緑色光Ｇをクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて出射する。

液晶ライトバルブ１１７は、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光Ｂを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ１１７は、液晶ライトバルブ１１５、１１６と同様に、λ／２位相差板１１７ａ、第１偏光板１１７ｂ、液晶パネル１００Ｂ、および第２偏光板１１７ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１７に入射する青色光Ｂは、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリレー系１２０の２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、ｓ偏光となっている。

λ／２位相差板１１７ａは、液晶ライトバルブ１１７に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。第１偏光板１１７ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。液晶パネル１００Ｂは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。第２偏光板１１７ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ１１７は、画像信号に応じて青色光Ｂを変調し、変調した青色光Ｂをクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて出射する。

リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂとを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光Ｂの光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。リレーレンズ１２４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光Ｂをリレーレンズ１２４ｂに向けて反射する。反射ミラー１２５ｂは、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光Ｂを液晶ライトバルブ１１７に向けて反射する。

クロスダイクロイックプリズム１１９は、２つのダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜１１９ａは青色光Ｂを反射して緑色光Ｇを透過する膜であり、ダイクロイック膜１１９ｂは赤色光Ｒを反射して緑色光Ｇを透過する膜である。従って、クロスダイクロイックプリズム１１９は、液晶ライトバルブ１１５〜１１７のそれぞれで変調された赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとを合成し、投射光学系１１８に向けて出射する。

なお、液晶ライトバルブ１１５、１１７からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｓ偏光であり、液晶ライトバルブ１１６からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｐ偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光を異なる種類の偏光としていることにより、クロスダイクロイックプリズム１１９において各液晶ライトバルブ１１５〜１１７から入射する光を合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れている。このため、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂで反射される赤色光Ｒ、および青色光Ｂをｓ偏光とし、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂを透過する緑色光Ｇをｐ偏光としている。投射光学系１１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１１９で合成された光をスクリーン等の被投射部材１１１に投射する。

［投射型表示装置の構成例２］
図７は、反射型の液晶パネルを用いた投射型表示装置の説明図であり、以下に説明するワイヤーグリッド偏光板１０３２ｒ、１０３２ｇ、１０３２ｂに本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１が用いられる。また、入射側偏光板１０３７ｂ、１０３７ｇ、１０３７ｒ、および出射側偏光板１０３８ｂ、１０３８ｇ、１０３８ｒの一方または双方に本発明を適用したワイヤーグリッド偏光素子１を用いてもよい。

図７に示す投射型表示装置１０００は、光源光を発生する光源部１０２１と、光源部１０２１から出射された光源光を赤、緑、青の３色に分離する色分離導光光学系１０２３と、色分離導光光学系１０２３から出射された各色の光源光によって照明される光変調部１０２５とを有している。また、投射型表示装置１０００は、光変調部１０２５から出射された各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム１０２７（合成光学系）と、クロスダイクロイックプリズム１０２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射光学系１０２９とを備えている。

かかる投射型表示装置１０００において、光源部１０２１は、光源１０２１ａと、一対のフライアイ光学系１０２１ｄ、１０２１ｅと、偏光変換部材１０２１ｇと、重畳レンズ１０２１ｉとを備えている。本実施形態においては、光源部１０２１は、放物面からなるリフレクター１０２１ｆを備えており、平行光を出射する。フライアイ光学系１０２１ｄ、１０２１ｅは、システム光軸と直交する面内にマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材１０２１ｇは、フライアイ光学系１０２１ｅから出射した光源光を、例えば図面に平行なｐ偏光成分のみに変換して光路下流側光学系に供給する。重畳レンズ１０２１ｉは、偏光変換部材１０２１ｇを経た光源光を全体として適宜収束させることにより、光変調部１０２５に設けた複数の液晶パネル１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を各々均一に重畳照明可能とする。

色分離導光光学系１０２３は、クロスダイクロイックミラー１０２３ａと、ダイクロイックミラー１０２３ｂと、反射ミラー１０２３ｊ、１０２３ｋとを備える。色分離導光光学系１０２３において、光源部１０２１からの略白色の光源光は、クロスダイクロイックミラー１０２３ａに入射する。クロスダイクロイックミラー１０２３ａを構成する一方の第１ダイクロイックミラー１０３１ａで反射された赤色（Ｒ）の光は、反射ミラー１０２３ｊで反射された後、ダイクロイックミラー１０２３ｂを透過して、入射側偏光板１０３７ｒ、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｒ、および光学補償板１０３９ｒを介して、ｐ偏光のまま、赤色（Ｒ）用の液晶パネル１００（Ｒ）に入射する。

また、第１ダイクロイックミラー１０３１ａで反射された緑色（Ｇ）の光は、反射ミラー１０２３ｊで反射された後、ダイクロイックミラー１０２３ｂでも反射されて、入射側偏光板１０３７ｇ、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｇ、および光学補償板１０３９ｇを介して、ｐ偏光のまま、緑色（Ｇ）用の液晶パネル１００（Ｇ）に入射する。

これに対して、クロスダイクロイックミラー１０２３ａを構成する他方の第２ダイクロイックミラー１０３１ｂで反射された青色（Ｂ）の光は、反射ミラー１０２３ｋで反射されて、入射側偏光板１０３７ｂ、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｂ、および光学補償板１０３９ｂを介して、ｐ偏光のまま、青色（Ｂ）用の液晶パネル１００（Ｂ）に入射する。なお、光学補償板１０３９ｒ、１０３９ｇ、１０３９ｂは、液晶パネル１００（Ｂ）への入射光および出射光の偏光状態を調整することで、液晶層の特性を光学的に補償している。

このように構成した投射型表示装置１０００では、光学補償板１０３９ｒ、１０３９ｇ、１０３９ｂを経て入射した３色の光は各々、各液晶パネル１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）において変調される。その際、液晶パネル１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）から出射された変調光のうち、ｓ偏光の成分光は、ワイヤーグリッド偏光板１０３２ｒ、１０３２ｇ、１０３２ｂで反射し、出射側偏光板１０３８ｒ、１０３８ｇ、１０３８ｂを介してクロスダイクロイックプリズム１０２７に入射する。クロスダイクロイックプリズム１０２７には、Ｘ字状に交差する第１誘電体多層膜１０２７ａおよび第２誘電体多層膜１０２７ｂが形成されており、一方の第１誘電体多層膜１０２７ａはＲ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜１０２７ｂはＢ光を反射する。従って、３色の光は、クロスダイクロイックプリズム１０２７において合成され、投射光学系１０２９に出射される。そして、投射光学系１０２９は、クロスダイクロイックプリズム１０２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（図示せず。）に投射する。

（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。

１…ワイヤーグリッド偏光素子、２…透光性基板、２ａ…一方面、２ｂ…他方面、２ｃ、４…ワイヤーグリッド、６…保護層、７…反射防止層、４１…ワイヤー状金属層、５１…光吸収層、６０…処理液層、６１…有機シラン化合物、６２…フッ素含有有機シラン化合物、７１、５１２…面、４１１…側壁、５１１…側面、１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ…液晶パネル、１１０、１０００…投射型表示装置、１１８、１０２９…投射光学系、１６１、１０２１…光源部。

Claims (11)

1. 透光性基板と、
   前記透光性基板の一方面に形成され、アルミニウムまたは銀を主成分とする複数のワイヤー状金属層が並列して延在するワイヤーグリッドと、
   前記ワイヤー状金属層の前記透光性基板とは反対側の端部に積層された光吸収層と、
   前記ワイヤー状金属層の側壁、前記光吸収層の側面、および前記光吸収層の前記透光性基板とは反対側の面を覆う保護層と、
   を有することを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
2. 請求項１に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記光吸収層は、半導体膜または金属膜からなり、
   前記保護層は、有機シラン化合物からなることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
3. 請求項２に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記保護層は、フッ素含有有機シラン化合物からなることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
4. 請求項３に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記フッ素含有有機シラン化合物は、Ｘ線光電子分光法で結合エネルギーが０ｅＶから１４００ｅＶの間で検出された全ての元素に対するフッ素の元素濃度（ａｔｏｍ％）が４０％以上かつ６０％以下であることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記保護層は、厚さが５ｎｍ以下であることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記光吸収層は、シリコンまたはゲルマニウムを主成分とすることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記保護層は、前記一方面で前記ワイヤーグリッドから露出する部分を覆っていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
8. 請求項７に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記保護層は、前記透光性基板の前記一方面とは反対側の面である他方面を覆っていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
9. 請求項１から７までの何れか一項に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
   前記透光性基板の前記一方面とは反対側の面である他方面に反射防止層が積層されており、
   前記保護層は、前記反射防止層の前記透光性基板とは反対側の面を覆っていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
10. 請求項８または９に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
    前記保護層は、前記透光性基板の前記一方面と前記他方面との間の側面を覆っている特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。
11. 請求項１から１０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投射型表示装置であって、
    液晶パネルと、
    前記液晶パネルに供給される光を出射する光源部と、
    前記液晶パネルによって変調された光を投射する投射光学系と、
    を有し、
    前記光源部から前記液晶パネルを経由して前記投射光学系に到る光路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投射型表示装置。