ワイヤーグリッド偏光子の製造方法、液晶装置、プロジェクタ
【課題】 狭ピッチのワイヤーグリッド偏光子を容易かつ低コストに製造することができる方法を提供する。
【解決手段】 ワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、金属薄膜１０１上に感光性膜１０３を成膜する工程と、感光性膜１０３に対して二光束干渉露光を施す工程と、感光性膜１０３に対して干渉波の位相をずらして二光束干渉露光を再度施す工程と、感光性膜１０３を現像して多数の略平行な直線状の突起部１０３ａを出現させる工程と、突起部１０３ａ同士の間に耐エッチング材料を配置して多数の略平行な直線状のパターンを有する耐エッチング膜１１１を形成する工程と、耐エッチング膜１１１をマスクとして感光性膜１０３をエッチングする工程と、感光性膜１０３をマスクとして金属薄膜１０１をエッチングする工程と、を有する。
【解決手段】 ワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、金属薄膜１０１上に感光性膜１０３を成膜する工程と、感光性膜１０３に対して二光束干渉露光を施す工程と、感光性膜１０３に対して干渉波の位相をずらして二光束干渉露光を再度施す工程と、感光性膜１０３を現像して多数の略平行な直線状の突起部１０３ａを出現させる工程と、突起部１０３ａ同士の間に耐エッチング材料を配置して多数の略平行な直線状のパターンを有する耐エッチング膜１１１を形成する工程と、耐エッチング膜１１１をマスクとして感光性膜１０３をエッチングする工程と、感光性膜１０３をマスクとして金属薄膜１０１をエッチングする工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細なワイヤーグリッドを有する偏光子の製造方法、これを備えた液晶装置、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などに用いられているワイヤーグリッド偏光板は、優れた光学特性を得るために、入射する光の波長よりも微細なグリッドピッチが要求されている。
ワイヤーグリッド偏光板の製造方法としては、フォトリソグラフィー法が用いられており、例えば、レーザ光を利用した二光束干渉露光法を用いる方法が知られている（特許文献１参照）。この方法によれは、干渉光（例えば、固体レーザ光：波長２６６ｎｍ）の波長の約半分のグリッドピッチを有する偏光板を製造することが可能である。
【特許文献１】特開２００４−１７７９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、更に優れた光学特性を有する偏光板、すなわち、更に狭ピッチのワイヤーグリッド偏光板の実現が要請されている。
このため、より波長の短い干渉光を用いることが考えられるが、例えば、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外線は、酸素分子に吸収されやすいという性質を有するので、その取り扱いが容易でなく、このため、製造装置（干渉露光装置）の高コスト化を招いてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、狭ピッチのワイヤーグリッド偏光子を容易かつ低コストに製造することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法、液晶装置、プロジェクタでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、ワイヤーグリッド偏光子の製造方法が、金属薄膜上に感光性膜を成膜する工程と、前記感光性膜に対して二光束干渉露光を施す工程と、前記感光性膜に対して干渉波の位相をずらして二光束干渉露光を再度施す工程と、前記感光性膜を現像して多数の略平行な直線状の突起部を出現させる工程と、前記突起部同士の間に耐エッチング材料を配置して多数の略平行な直線状のパターンを有する耐エッチング膜を形成する工程と、前記誘電体膜をマスクとして前記感光性膜をエッチングする工程と、前記感光性膜をマスクとして前記金属薄膜をエッチングする工程と、を有するようにした。
この発明によれば、入射する光の波長よりも微細なグリッドピッチを有する偏光子を容易かつ効率的に製造することができる。
【０００６】
前記エッチング膜を形成する工程が、前記感光性膜を覆って耐エッチング材料を配置して耐エッチング膜を形成する工程と、前記耐エッチング膜の上面を略平坦に加工して前記耐エッチング膜の一部に前記感光性膜を露出させる工程と、を有するものでは、容易かつ確実に、耐エッチング膜がストライプ状のパターンを有するように形成される。
前記感光性膜が、化学増幅型レジストであることを特徴とするものでは、二光束干渉露光により、良好に感光性膜状に微細なストライプ状のパターンを形成することができる。
前記二光束干渉露光に用いられる光が、固体レーザから照射されるものでは、取り扱いが容易であるため、製造装置の低コスト化が実現できる。
【０００７】
第２の発明は、液晶装置が、第１の発明の製造方法により得られたワイヤーグリッド偏光子を備えるようにした。
この発明によれば、微細なグリッドピッチを有する偏光子が用いられるので、高精細な表示が可能な液晶装置を得ることができる。
【０００８】
第３の発明は、プロジェクタが、第２の発明の液晶装置を光変調手段として備えるようにした。
この発明によれば、光変調を良好に行うことができるので、高精細で高輝度な表示が可能なプロジェクタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のワイヤーグリッド偏光子の製造方法、液晶装置、プロジェクタの実施形態について、図を参照して説明する。
図１は、ワイヤーグリッド偏光子を製造する露光装置の構成を示す模式図である。
露光装置１は、感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザ光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４、モニタ１５、レンズ１６ａ，１６ｂ、空間フィルタ１７ａ，１７ｂ、ミラー１８ａ，１８ｂ、ステージ１９、位相変調手段２０を含んで構成されている。
【００１０】
レーザ光源１０は、可視光波長よりも短い波長の１本のレーザービームを出力する。このようなレーザ光源１０としては、各種のレーザ発振器が好適に用いられる。一例として本実施形態では、固体ＵＶレーザのＮｄ：ＹＶＯ4（第四高調波：波長２６６ｎｍ、最大出力２００ｍＷ程度、ＣＷ発振）をレーザ光源１０として用いる。
そして、レーザ光源１０からレーザービームＢ０（例えば、ビーム径約１ｍｍ）が出射されると、各ミラー１１、１２により進路（光路）を変更され、シャッター１３を通過した後に回折型ビームスプリッタ１４へ入射する。
【００１１】
シャッター１３は、上述したようにレーザービームＢ０の進路中に配置され、当該レーザービームＢ０を通過させ、又は遮断する。
回折型ビームスプリッタ１４は、１本のレーザービームＢ０を分岐して２本のレーザービームＢ１，Ｂ２を生成する分岐手段である。この回折型ビームスプリッタ１４は、石英等の表面に施した微細な凹凸形状による形状効果を用いてその機能を実現する凹凸型回折素子である。当該スプリッタはその全体が石英等のみからなり耐久性が高いため、高出力のＵＶレーザを照射した場合でも損傷を被ることがなく、ほぼ永久に使用できる。回折型ビームスプリッタ１４の形状ならびに深さは最適設計されており、入射するビームをＴＥ偏光とした場合に、等しい強度の２本の回折ビーム（±１次）を発生させる。
本実施形態では、これらの±１次回折ビームを各レーザービームＢ１，Ｂ２として用いている。また、本実施形態では、０次ビームに僅かにエネルギーを残すように回折型ビームスプリッタ１４を設計している。光学系を組上げる際に、当該０次ビームＢ３を参照することにより、各レーザービームＢ１，Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせを容易に行うことが可能となる。さらに、分岐された２本のレーザービームＢ１，Ｂ２が左右反転せずに干渉するため、コントラストの高い干渉縞を得ることができ、アスペクト比が高いパターンを形成するためには有利である。
【００１２】
なお、回折型ビームスプリッタ１４によって±２次又はそれより高次の回折ビームを生成し、当該回折ビームを上記レーザービームＢ１，Ｂ２として用いてもよい。また、分岐手段として、回折型ビームスプリッタの代わりに、簡便な振幅分割型ビームスプリッタや耐久性に優れた偏光分離型ビームスプリッタを用いることも可能である。偏向分離型ビームスプリッタを用いた場合には、分離されたビームの一方の偏光方位を波長板を用いてＴＥへ変換する必要がある。
【００１３】
また、蛍光を発する紙媒体などを用いて０次ビームＢ３を参照することにより、各レーザービームＢ１，Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせが容易となる。また、０次ビームをモニタ１５によって電気信号に変換することで、露光時における積算露光量を推定することが可能となる。そして、この推定露光量からシャッター１３を制御することで、基板毎の露光量が均一になり、歩留まりが向上される。
【００１４】
レンズ１６ａは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された一方のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を集光する。空間フィルタ１７ａは、ピンホールを有しており、レンズ１６ａによる集光後のレーザービームＢ１が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ａと空間フィルタ１７ａによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ１のビーム径が拡大される。
同様に、レンズ１６ｂは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された他方のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を集光する。空間フィルタ１７ｂは、ピンホールを有しており、レンズ１６ｂによる集光後のレーザービームＢ２が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ｂと空間フィルタ１７ｂによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ２のビーム径が拡大される。
例えば、本実施形態では、各レーザービームＢ１，Ｂ２は、各ビームエキスパンダによってそれぞれビーム径が２００ｍｍ程度に拡げられる。各空間フィルタ１７ａ，１７ｂの作用により、不要散乱光が除かれた後のビーム波面を露光へ用いることができるので、欠陥やノイズのない、きれいな露光パターンを形成でき、したがって、きれいな潜像を形成できる。
【００１５】
ミラー１８ａは、空間フィルタ１７ａを通過後のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を反射して基板１００の方向へ導く。
同様に、ミラー１８ｂは、空間フィルタ１７ｂを通過後のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を反射して基板１００の方向へ導く。
これらのミラー１８ａ，１８ｂは、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２が所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段として機能する。
【００１６】
ステージ１９は、基板１００を支持し、当該基板１００上の感光性膜が各レーザービームＢ１，Ｂ２の交叉により発生した干渉光（干渉縞）によって露光され得るようにその相対的な位置を設定する。すなわち、ステージ１９は、感光性膜と干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段として機能する。
【００１７】
位相変調手段２０は、一方のレーザービームＢ２の進路上に配置されて当該レーザービームＢ２に位相変調を与えるものである。この位相変調手段２０により、レーザービームＢ２に対し、１回目の露光と２回目の露光との相互間に、位相差が与えられる。位相変調手段としては、例えば１／２波長板等が用いられる。１／２波長板は、進相軸と遅相軸を有し、一方の軸からもう一方の軸へ入射偏光方位に合わせることにより、１／２波長板を通過するビーム波面の位相φをπだけずらすことができる。これにより、干渉縞を１／２周期だけ変位させることができる。
なお、本例ではレーザービームＢ２の進路上に位相変調手段２０を配置するが、レーザービームＢ１の進路上に位相変調手段を配置してもよし、各レーザービームの進路上にそれぞれ位相変調手段を配置してもよい。
【００１８】
次に、本発明のワイヤーグリッド偏光板の製造方法の実施形態について、詳細に説明する。
図２から図４は、ワイヤーグリッド偏光板の製造方法を工程順に示す図である。
【００１９】
（金属薄膜形成工程、反射防止膜形成工程）
まず、図２（Ａ）に示すように、基板１００の一面に金属薄膜１０１と反射防止膜１０２とを形成する。
基板１００は、被加工体としての金属薄膜１０１を支持するものであり、ガラス基板、樹脂基板など透光性のものを用いる。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。
【００２０】
金属薄膜１０１は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される金属若しくはこれらの金属を含む複合金属からなる膜であり、スパッタや真空蒸着等の成膜方法によって膜厚１５０ｎｍ程度に形成する。
【００２１】
反射防止膜１０２は、上述した干渉光により感光性膜１０３を露光する際において、金属薄膜表面での入射光の反射を抑制するものであり、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。
反射防止膜１０２としては、干渉光を吸収する等によって当該反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料のいずれも採用し得る。特に、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４などの有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。これにより、干渉定在波のない良好なパターンを形成できる。
【００２２】
（感光性膜形成工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、被加工体としての金属薄膜１０１の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、多光子吸収レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚４５０ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。
感光性膜１０３としては、光照射を受けた部分に変質を生じ、後の所定処理によって当該光照射部分又は非光照射部分のいずれかを選択的に除去し得る性質を備える材料を用いられる。例えば、本実施形態では、ＵＶ波長（λ〜２５０ｎｍ）用に調整された化学増幅型レジストを用いて感光性膜１０３が形成される。
【００２３】
（第１の露光工程）
次に、図３（Ａ）に示すように、可視光波長よりも短い波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１，Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の交叉角度θを７１．８度とすることにより、周期約１４０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４ａが感光性膜１０３に形成される。
【００２４】
（第２の露光工程）
次に、図３（Ｂ）に示すように、位相変調手段を操作し、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該各レーザービームＢ１，Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。
例えば、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の交叉角度θを７１．８度とすることにより、上記のように周期約１４０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４ｂが感光性膜１０３に形成される。
このとき、レーザービームＢ２に対し、１回目の露光と２回目の露光との相互間に、１／２波長分の位相差が与えられる。具体的には、位相変調手段２０の方位をπ/２回転させる。その結果、第１の露光工程における潜像パターン１０４ａを、半ピッチ（Ｐ／２）だけずらした位置に新たな潜像パターン１０４ｂが形成される。
【００２５】
なお、本例ではビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１，Ｂ２を用いているので、上記の第１及び第２の露光工程においては、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。
【００２６】
（現像工程）
次に、図３（Ｃ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、第１及び第２の露光工程における干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。
第１の露光工程において感光性膜１０３に形成される潜像パターン１０４ａ、及び第２の露光工程において感光性膜１０３に形成される潜像パターン１０４ｂの断面形状は、理論的には矩形となるはずである。しかし、実際には、各条件を調整することにより、矩形とはならず、矩形の角が丸くなった形状（略サイン波形）となる（図３（Ａ），（Ｂ）参照）。このため、潜像パターン１０４ａと潜像パターン１０４ｂとを重ねることにより、図３（Ｃ）に示すように、感光性膜１０３の表面には、多数の略平行な直線状の突起部１０３ａからなるパターン（ストライプ状のパターン）が約７０ｎｍ程度のピッチを有して発現される。
【００２７】
（耐エッチング膜配置工程）
次に、感光性膜１０３の表面に、ＳｉＯ２等の誘電体材料（耐エッチング材料）からなる誘電体膜（耐エッチング膜）１１１をスパッタ等の成膜方法によって成膜する。
まず、図３（Ｄ）に示すように、誘電体材料を感光性膜１０３の表面に、感光性膜１０３の表面に形成された多数の突起部１０３ａが覆われるように配置して、誘電体膜１１１を形成する。
次いで、図３（Ｄ）に示すように、誘電体膜１１１の上面を略平坦に加工して、誘電体膜１１１の一部に、感光性膜１０３（突起部１０３ａ）を露出させる。誘電体膜１１１の上面の加工方法としては、エッチングの他、研削・研磨であってもよい。
このように、誘電体膜１１１の上面を略平坦に加工して、感光性膜１０３（突起部１０３ａ）を露出させることにより、誘電体膜１１１がストライプ状のパターンを有するように形成される。
なお、感光性膜１０３の露出の程度、すなわち、誘電体膜１１１のストライプ状のパターンの太さ（線幅）を調整することにより、製造されるワイヤーグリッド偏光子２００のデューティ比が規定される。
【００２８】
（第１のエッチング工程）
次に、図４（Ａ）に示すように、感光性膜１０３上に成膜された誘電体膜１１１をエッチングマスクとして用いて、感光性膜１０３を、例えば異方性エッチングする。これにより、上面に誘電体膜１１１が配置された部分の感光性膜１０３は残存し、露出していた部分の感光性膜１０３は除去されて、感光性膜１０３がストライプ状のパターンを有するように加工される。そして、感光性膜１０３を除去した部分に、金属薄膜１０１を露出させる。
【００２９】
（第２のエッチング工程）
次に、図４（Ｂ）に示すように、誘電体膜１１１及び残存した感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いて、金属薄膜１０１を、例えば異方性エッチングする。これにより、金属薄膜１０１へレジストパターンが転写され、金属薄膜１０１がストライプ状のパターンを有するように加工される。
エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。
【００３０】
（感光性膜除去工程）
次に、図４（Ｃ）に示すように、反射防止膜１０２、感光性膜１０３及び誘電体膜１１１を除去する。これにより、微細なアルミパターンからなるワイヤーグリッド偏光子２００が得られる。
なお、反射防止膜１０２、感光性膜１０３及び誘電体膜１１１の除去は、必ずしも必須ではない。ワイヤーグリッド偏光子２００に要求される光学特性に応じて、例えば、反射防止膜１０２、感光性膜１０３及び誘電体膜１１１の全てを残存させたり、また、反射防止膜１０２のみを残存させたりしてもよい。
【００３１】
図５は、ワイヤーグリッド偏光子２００の光学特性を示す図であり、図５（Ａ）はワイヤーグリッド偏光子２００と入射光及び出射光の関係を説明する図であり、図５（Ｂ）はワイヤーグリッド偏光子２００（グリッドピッチ約７０ｎｍ）の光学特性を示す図であり、図５（Ｃ）は従来のワイヤーグリッド偏光子（グリッドピッチ約１４０ｎｍ）の光学特性を示す図である。なお、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）において、実線はＴＭ偏光の透過率を示し、破線はＴＭ偏光とＴＥ偏光のコントラスト（ＴＭ／ＴＥ）を示す。
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）から明らかなように、ワイヤーグリッド偏光子２００は、グリッドピッチを従来に比べて微細化しているので、透過率、コントラストがそれぞれ向上している。なお、ワイヤーグリッド偏光子２００のデューティは０．５、ワイヤーグリッドの高さは１５０ｎｍである。
このように、ワイヤーグリッド偏光子２００は、優れた光学特性（透過率、反射率等）を有するので、例えば液晶プロジェクタなどの電子機器へ適用することができる。特に、高分子を用いた偏光子を用いた場合では、高輝度ランプを長時間照射することによる特性の劣化が著しいために液晶プロジェクタの長寿命化の妨げとなっていたが、本実施形態のワイヤーグリッド偏光子２００を用いることにより、液晶プロジェクタの長寿命化を図ることが可能となる。
【００３２】
以上のように、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームＢ１，Ｂ２の波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの光強度分布を有する干渉光が得られる。
そして、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターン１０４ａ，１０４ｂを形成することが可能となる。
こうして得られた潜像パターン１０４ａ，１０４ｂにより、感光性膜１０３上に多数の略平行な直線状の突起部１０３ａを出現させることができ、この直線状の突起部１０３ａを利用することにより、金属薄膜１０１をエッチングする際のマスクを形成することができる。
これにより、液晶パネルの波長よりも短いグリッドピッチのワイヤーグリッド偏光子２００を低コストに実現することが可能となる。
また、固体ＵＶレーザをレーザ光源１０として用いているので、真空紫外線を用いた場合に比べて、製造装置を簡便な構成とすることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。
また、本実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。
【００３４】
（液晶装置、プロジェクタ）
次に、上記ワイヤーグリッド偏光子２００を備える液晶装置、プロジェクタについて、図を用いて説明する。
図６は、液晶装置６００の構成を示す概略断面図である。
液晶装置６００は、ＴＦＴアレイ基板６１０と、これに対向配置された対向基板６２０と、これらの間に挟持された液晶層６５０とを主体として構成されている。
ＴＦＴアレイ基板６１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体６１０Ａ、およびその内側に形成されたＴＦＴ素子６３０や画素電極６０９、配向膜６１６などを主体として構成されている。
一方の対向基板６２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体６２０Ａ、およびその内側に形成された共通電極６２１や配向膜６２２などを主体として構成されている。
【００３５】
そして、ＴＦＴアレイ基板６１０と対向基板６２０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶層６５０が挟持されている。このネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。
【００３６】
また、両基板６１０，６２０の外側には、偏光板６１８，６２８が配置されている。この偏光板６１８，６２８は、上述したワイヤーグリッド偏光子２００が用いられる。
各偏光板６１８，６２８は、その吸収軸方向の直線偏光を吸収し、透過軸方向の直線偏光を透過する機能を有する。偏光板６１８，６２８のワイヤーグリッドに入射した光は、その偏光成分のうち平行導体線の方向と一致した偏光状態の光は反射され、平行導体線の方向に対して垂直の偏光状態の光は反射されることなく、透過する。
ＴＦＴアレイ基板６１０側の偏光板６１８は、その透過軸が配向膜６１６の配向規制方向と略一致するように配置される。一方、対向基板６２０側の偏光板６２８は、その透過軸が配向膜６２２の配向規制方向と略一致するように配置されている。
【００３７】
液晶装置６００は、対向基板６２０を光源側に向けて配置される。その光源光のうち偏光板６２８の透過軸と一致する直線偏光のみが偏光板６２８を透過して液晶装置６００に入射する。
非選択電圧印加時の液晶装置６００では、基板に対して水平配向した液晶分子が液晶層６５０の厚さ方向に約９０°ねじれたらせん状に積層配置されている。そのため、液晶装置６００に入射した直線偏光は、約９０°旋光されて液晶装置６００から出射する。この直線偏光は、偏光板６１８の透過軸と一致するため、偏光板６１８を透過する。したがって、非選択電圧印加時の液晶装置６００では、白表示が行われるようになっている。
また、選択電圧印加時の液晶装置６００では、液晶分子が基板に対して垂直配向している。そのため、液晶装置６００に入射した直線偏光は、旋光されることなく液晶装置６００から出射する。この直線偏光は、偏光板６１８の透過軸と直交するため、偏光板６１８を透過しない。したがって、選択電圧印加時の液晶装置６００では黒表示が行われるようになっている。
なお、液晶装置６００は、両基板６１０，６２０の外側に偏光板６１８，６２８を配置した構成であるが、両基板６１０，６２０の内側に偏光板６１８，６２８を配置（内蔵）した構成であってもよい。
【００３８】
図７は、プロジェクタ８００の要部を示す概略構成図である。
このプロジェクタ８００は、光源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、光変調手段８２２，８２３，８２４、クロスダイクロイックプリズム８２５、投射レンズ８２６を備える。
このプロジェクタ８００は、上記液晶装置６００を光変調手段８２２，８２３，８２４として備えている。
【００３９】
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。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、赤色光用光変調手段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、緑色光用光変調手段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、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。
【００４０】
各光変調手段８２２，８２３，８２４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上に投影され、画像が拡大されて表示される。
【００４１】
上記実施形態では、３板式のプロジェクタ８００（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。
【００４２】
また、本発明の液晶装置６００を、プロジェクタ８００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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ワイヤーグリッド偏光子を製造する露光装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明のワイヤーグリッド偏光板の製造方法を工程順に示す図である。
【図３】図２に続く工程を示す図である。
【図４】図３に続く工程を示す図である。
【図５】ワイヤーグリッド偏光子の光学特性を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るプロジェクタの要部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…露光装置、 １０…レーザ光源（固体レーザ）、 ２０…位相変調手段、
１００…基板、 １０１…金属薄膜、 １０３…感光性膜、 １０３ａ…突起部、
１０４ａ，１０４ｂ…潜像パターン、 １１１…誘電体膜、
２００…ワイヤーグリッド偏光子、 ６００…液晶装置、 ６１８，６２８…偏光板、
８００…プロジェクタ、 ８２２，８２３，８２４…光変調手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細なワイヤーグリッドを有する偏光子の製造方法、これを備えた液晶装置、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などに用いられているワイヤーグリッド偏光板は、優れた光学特性を得るために、入射する光の波長よりも微細なグリッドピッチが要求されている。
ワイヤーグリッド偏光板の製造方法としては、フォトリソグラフィー法が用いられており、例えば、レーザ光を利用した二光束干渉露光法を用いる方法が知られている（特許文献１参照）。この方法によれは、干渉光（例えば、固体レーザ光：波長２６６ｎｍ）の波長の約半分のグリッドピッチを有する偏光板を製造することが可能である。
【特許文献１】特開２００４−１７７９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、更に優れた光学特性を有する偏光板、すなわち、更に狭ピッチのワイヤーグリッド偏光板の実現が要請されている。
このため、より波長の短い干渉光を用いることが考えられるが、例えば、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外線は、酸素分子に吸収されやすいという性質を有するので、その取り扱いが容易でなく、このため、製造装置（干渉露光装置）の高コスト化を招いてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、狭ピッチのワイヤーグリッド偏光子を容易かつ低コストに製造することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法、液晶装置、プロジェクタでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、ワイヤーグリッド偏光子の製造方法が、金属薄膜上に感光性膜を成膜する工程と、前記感光性膜に対して二光束干渉露光を施す工程と、前記感光性膜に対して干渉波の位相をずらして二光束干渉露光を再度施す工程と、前記感光性膜を現像して多数の略平行な直線状の突起部を出現させる工程と、前記突起部同士の間に耐エッチング材料を配置して多数の略平行な直線状のパターンを有する耐エッチング膜を形成する工程と、前記誘電体膜をマスクとして前記感光性膜をエッチングする工程と、前記感光性膜をマスクとして前記金属薄膜をエッチングする工程と、を有するようにした。
この発明によれば、入射する光の波長よりも微細なグリッドピッチを有する偏光子を容易かつ効率的に製造することができる。
【０００６】
前記エッチング膜を形成する工程が、前記感光性膜を覆って耐エッチング材料を配置して耐エッチング膜を形成する工程と、前記耐エッチング膜の上面を略平坦に加工して前記耐エッチング膜の一部に前記感光性膜を露出させる工程と、を有するものでは、容易かつ確実に、耐エッチング膜がストライプ状のパターンを有するように形成される。
前記感光性膜が、化学増幅型レジストであることを特徴とするものでは、二光束干渉露光により、良好に感光性膜状に微細なストライプ状のパターンを形成することができる。
前記二光束干渉露光に用いられる光が、固体レーザから照射されるものでは、取り扱いが容易であるため、製造装置の低コスト化が実現できる。
【０００７】
第２の発明は、液晶装置が、第１の発明の製造方法により得られたワイヤーグリッド偏光子を備えるようにした。
この発明によれば、微細なグリッドピッチを有する偏光子が用いられるので、高精細な表示が可能な液晶装置を得ることができる。
【０００８】
第３の発明は、プロジェクタが、第２の発明の液晶装置を光変調手段として備えるようにした。
この発明によれば、光変調を良好に行うことができるので、高精細で高輝度な表示が可能なプロジェクタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のワイヤーグリッド偏光子の製造方法、液晶装置、プロジェクタの実施形態について、図を参照して説明する。
図１は、ワイヤーグリッド偏光子を製造する露光装置の構成を示す模式図である。
露光装置１は、感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザ光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４、モニタ１５、レンズ１６ａ，１６ｂ、空間フィルタ１７ａ，１７ｂ、ミラー１８ａ，１８ｂ、ステージ１９、位相変調手段２０を含んで構成されている。
【００１０】
レーザ光源１０は、可視光波長よりも短い波長の１本のレーザービームを出力する。このようなレーザ光源１０としては、各種のレーザ発振器が好適に用いられる。一例として本実施形態では、固体ＵＶレーザのＮｄ：ＹＶＯ4（第四高調波：波長２６６ｎｍ、最大出力２００ｍＷ程度、ＣＷ発振）をレーザ光源１０として用いる。
そして、レーザ光源１０からレーザービームＢ０（例えば、ビーム径約１ｍｍ）が出射されると、各ミラー１１、１２により進路（光路）を変更され、シャッター１３を通過した後に回折型ビームスプリッタ１４へ入射する。
【００１１】
シャッター１３は、上述したようにレーザービームＢ０の進路中に配置され、当該レーザービームＢ０を通過させ、又は遮断する。
回折型ビームスプリッタ１４は、１本のレーザービームＢ０を分岐して２本のレーザービームＢ１，Ｂ２を生成する分岐手段である。この回折型ビームスプリッタ１４は、石英等の表面に施した微細な凹凸形状による形状効果を用いてその機能を実現する凹凸型回折素子である。当該スプリッタはその全体が石英等のみからなり耐久性が高いため、高出力のＵＶレーザを照射した場合でも損傷を被ることがなく、ほぼ永久に使用できる。回折型ビームスプリッタ１４の形状ならびに深さは最適設計されており、入射するビームをＴＥ偏光とした場合に、等しい強度の２本の回折ビーム（±１次）を発生させる。
本実施形態では、これらの±１次回折ビームを各レーザービームＢ１，Ｂ２として用いている。また、本実施形態では、０次ビームに僅かにエネルギーを残すように回折型ビームスプリッタ１４を設計している。光学系を組上げる際に、当該０次ビームＢ３を参照することにより、各レーザービームＢ１，Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせを容易に行うことが可能となる。さらに、分岐された２本のレーザービームＢ１，Ｂ２が左右反転せずに干渉するため、コントラストの高い干渉縞を得ることができ、アスペクト比が高いパターンを形成するためには有利である。
【００１２】
なお、回折型ビームスプリッタ１４によって±２次又はそれより高次の回折ビームを生成し、当該回折ビームを上記レーザービームＢ１，Ｂ２として用いてもよい。また、分岐手段として、回折型ビームスプリッタの代わりに、簡便な振幅分割型ビームスプリッタや耐久性に優れた偏光分離型ビームスプリッタを用いることも可能である。偏向分離型ビームスプリッタを用いた場合には、分離されたビームの一方の偏光方位を波長板を用いてＴＥへ変換する必要がある。
【００１３】
また、蛍光を発する紙媒体などを用いて０次ビームＢ３を参照することにより、各レーザービームＢ１，Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせが容易となる。また、０次ビームをモニタ１５によって電気信号に変換することで、露光時における積算露光量を推定することが可能となる。そして、この推定露光量からシャッター１３を制御することで、基板毎の露光量が均一になり、歩留まりが向上される。
【００１４】
レンズ１６ａは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された一方のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を集光する。空間フィルタ１７ａは、ピンホールを有しており、レンズ１６ａによる集光後のレーザービームＢ１が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ａと空間フィルタ１７ａによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ１のビーム径が拡大される。
同様に、レンズ１６ｂは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された他方のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を集光する。空間フィルタ１７ｂは、ピンホールを有しており、レンズ１６ｂによる集光後のレーザービームＢ２が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ｂと空間フィルタ１７ｂによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ２のビーム径が拡大される。
例えば、本実施形態では、各レーザービームＢ１，Ｂ２は、各ビームエキスパンダによってそれぞれビーム径が２００ｍｍ程度に拡げられる。各空間フィルタ１７ａ，１７ｂの作用により、不要散乱光が除かれた後のビーム波面を露光へ用いることができるので、欠陥やノイズのない、きれいな露光パターンを形成でき、したがって、きれいな潜像を形成できる。
【００１５】
ミラー１８ａは、空間フィルタ１７ａを通過後のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を反射して基板１００の方向へ導く。
同様に、ミラー１８ｂは、空間フィルタ１７ｂを通過後のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を反射して基板１００の方向へ導く。
これらのミラー１８ａ，１８ｂは、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２が所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段として機能する。
【００１６】
ステージ１９は、基板１００を支持し、当該基板１００上の感光性膜が各レーザービームＢ１，Ｂ２の交叉により発生した干渉光（干渉縞）によって露光され得るようにその相対的な位置を設定する。すなわち、ステージ１９は、感光性膜と干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段として機能する。
【００１７】
位相変調手段２０は、一方のレーザービームＢ２の進路上に配置されて当該レーザービームＢ２に位相変調を与えるものである。この位相変調手段２０により、レーザービームＢ２に対し、１回目の露光と２回目の露光との相互間に、位相差が与えられる。位相変調手段としては、例えば１／２波長板等が用いられる。１／２波長板は、進相軸と遅相軸を有し、一方の軸からもう一方の軸へ入射偏光方位に合わせることにより、１／２波長板を通過するビーム波面の位相φをπだけずらすことができる。これにより、干渉縞を１／２周期だけ変位させることができる。
なお、本例ではレーザービームＢ２の進路上に位相変調手段２０を配置するが、レーザービームＢ１の進路上に位相変調手段を配置してもよし、各レーザービームの進路上にそれぞれ位相変調手段を配置してもよい。
【００１８】
次に、本発明のワイヤーグリッド偏光板の製造方法の実施形態について、詳細に説明する。
図２から図４は、ワイヤーグリッド偏光板の製造方法を工程順に示す図である。
【００１９】
（金属薄膜形成工程、反射防止膜形成工程）
まず、図２（Ａ）に示すように、基板１００の一面に金属薄膜１０１と反射防止膜１０２とを形成する。
基板１００は、被加工体としての金属薄膜１０１を支持するものであり、ガラス基板、樹脂基板など透光性のものを用いる。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。
【００２０】
金属薄膜１０１は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される金属若しくはこれらの金属を含む複合金属からなる膜であり、スパッタや真空蒸着等の成膜方法によって膜厚１５０ｎｍ程度に形成する。
【００２１】
反射防止膜１０２は、上述した干渉光により感光性膜１０３を露光する際において、金属薄膜表面での入射光の反射を抑制するものであり、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。
反射防止膜１０２としては、干渉光を吸収する等によって当該反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料のいずれも採用し得る。特に、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４などの有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。これにより、干渉定在波のない良好なパターンを形成できる。
【００２２】
（感光性膜形成工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、被加工体としての金属薄膜１０１の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、多光子吸収レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚４５０ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。
感光性膜１０３としては、光照射を受けた部分に変質を生じ、後の所定処理によって当該光照射部分又は非光照射部分のいずれかを選択的に除去し得る性質を備える材料を用いられる。例えば、本実施形態では、ＵＶ波長（λ〜２５０ｎｍ）用に調整された化学増幅型レジストを用いて感光性膜１０３が形成される。
【００２３】
（第１の露光工程）
次に、図３（Ａ）に示すように、可視光波長よりも短い波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１，Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の交叉角度θを７１．８度とすることにより、周期約１４０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４ａが感光性膜１０３に形成される。
【００２４】
（第２の露光工程）
次に、図３（Ｂ）に示すように、位相変調手段を操作し、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該各レーザービームＢ１，Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。
例えば、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の交叉角度θを７１．８度とすることにより、上記のように周期約１４０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４ｂが感光性膜１０３に形成される。
このとき、レーザービームＢ２に対し、１回目の露光と２回目の露光との相互間に、１／２波長分の位相差が与えられる。具体的には、位相変調手段２０の方位をπ/２回転させる。その結果、第１の露光工程における潜像パターン１０４ａを、半ピッチ（Ｐ／２）だけずらした位置に新たな潜像パターン１０４ｂが形成される。
【００２５】
なお、本例ではビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１，Ｂ２を用いているので、上記の第１及び第２の露光工程においては、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。
【００２６】
（現像工程）
次に、図３（Ｃ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、第１及び第２の露光工程における干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。
第１の露光工程において感光性膜１０３に形成される潜像パターン１０４ａ、及び第２の露光工程において感光性膜１０３に形成される潜像パターン１０４ｂの断面形状は、理論的には矩形となるはずである。しかし、実際には、各条件を調整することにより、矩形とはならず、矩形の角が丸くなった形状（略サイン波形）となる（図３（Ａ），（Ｂ）参照）。このため、潜像パターン１０４ａと潜像パターン１０４ｂとを重ねることにより、図３（Ｃ）に示すように、感光性膜１０３の表面には、多数の略平行な直線状の突起部１０３ａからなるパターン（ストライプ状のパターン）が約７０ｎｍ程度のピッチを有して発現される。
【００２７】
（耐エッチング膜配置工程）
次に、感光性膜１０３の表面に、ＳｉＯ２等の誘電体材料（耐エッチング材料）からなる誘電体膜（耐エッチング膜）１１１をスパッタ等の成膜方法によって成膜する。
まず、図３（Ｄ）に示すように、誘電体材料を感光性膜１０３の表面に、感光性膜１０３の表面に形成された多数の突起部１０３ａが覆われるように配置して、誘電体膜１１１を形成する。
次いで、図３（Ｄ）に示すように、誘電体膜１１１の上面を略平坦に加工して、誘電体膜１１１の一部に、感光性膜１０３（突起部１０３ａ）を露出させる。誘電体膜１１１の上面の加工方法としては、エッチングの他、研削・研磨であってもよい。
このように、誘電体膜１１１の上面を略平坦に加工して、感光性膜１０３（突起部１０３ａ）を露出させることにより、誘電体膜１１１がストライプ状のパターンを有するように形成される。
なお、感光性膜１０３の露出の程度、すなわち、誘電体膜１１１のストライプ状のパターンの太さ（線幅）を調整することにより、製造されるワイヤーグリッド偏光子２００のデューティ比が規定される。
【００２８】
（第１のエッチング工程）
次に、図４（Ａ）に示すように、感光性膜１０３上に成膜された誘電体膜１１１をエッチングマスクとして用いて、感光性膜１０３を、例えば異方性エッチングする。これにより、上面に誘電体膜１１１が配置された部分の感光性膜１０３は残存し、露出していた部分の感光性膜１０３は除去されて、感光性膜１０３がストライプ状のパターンを有するように加工される。そして、感光性膜１０３を除去した部分に、金属薄膜１０１を露出させる。
【００２９】
（第２のエッチング工程）
次に、図４（Ｂ）に示すように、誘電体膜１１１及び残存した感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いて、金属薄膜１０１を、例えば異方性エッチングする。これにより、金属薄膜１０１へレジストパターンが転写され、金属薄膜１０１がストライプ状のパターンを有するように加工される。
エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。
【００３０】
（感光性膜除去工程）
次に、図４（Ｃ）に示すように、反射防止膜１０２、感光性膜１０３及び誘電体膜１１１を除去する。これにより、微細なアルミパターンからなるワイヤーグリッド偏光子２００が得られる。
なお、反射防止膜１０２、感光性膜１０３及び誘電体膜１１１の除去は、必ずしも必須ではない。ワイヤーグリッド偏光子２００に要求される光学特性に応じて、例えば、反射防止膜１０２、感光性膜１０３及び誘電体膜１１１の全てを残存させたり、また、反射防止膜１０２のみを残存させたりしてもよい。
【００３１】
図５は、ワイヤーグリッド偏光子２００の光学特性を示す図であり、図５（Ａ）はワイヤーグリッド偏光子２００と入射光及び出射光の関係を説明する図であり、図５（Ｂ）はワイヤーグリッド偏光子２００（グリッドピッチ約７０ｎｍ）の光学特性を示す図であり、図５（Ｃ）は従来のワイヤーグリッド偏光子（グリッドピッチ約１４０ｎｍ）の光学特性を示す図である。なお、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）において、実線はＴＭ偏光の透過率を示し、破線はＴＭ偏光とＴＥ偏光のコントラスト（ＴＭ／ＴＥ）を示す。
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）から明らかなように、ワイヤーグリッド偏光子２００は、グリッドピッチを従来に比べて微細化しているので、透過率、コントラストがそれぞれ向上している。なお、ワイヤーグリッド偏光子２００のデューティは０．５、ワイヤーグリッドの高さは１５０ｎｍである。
このように、ワイヤーグリッド偏光子２００は、優れた光学特性（透過率、反射率等）を有するので、例えば液晶プロジェクタなどの電子機器へ適用することができる。特に、高分子を用いた偏光子を用いた場合では、高輝度ランプを長時間照射することによる特性の劣化が著しいために液晶プロジェクタの長寿命化の妨げとなっていたが、本実施形態のワイヤーグリッド偏光子２００を用いることにより、液晶プロジェクタの長寿命化を図ることが可能となる。
【００３２】
以上のように、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームＢ１，Ｂ２の波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの光強度分布を有する干渉光が得られる。
そして、２本のレーザービームＢ１，Ｂ２の相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターン１０４ａ，１０４ｂを形成することが可能となる。
こうして得られた潜像パターン１０４ａ，１０４ｂにより、感光性膜１０３上に多数の略平行な直線状の突起部１０３ａを出現させることができ、この直線状の突起部１０３ａを利用することにより、金属薄膜１０１をエッチングする際のマスクを形成することができる。
これにより、液晶パネルの波長よりも短いグリッドピッチのワイヤーグリッド偏光子２００を低コストに実現することが可能となる。
また、固体ＵＶレーザをレーザ光源１０として用いているので、真空紫外線を用いた場合に比べて、製造装置を簡便な構成とすることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。
また、本実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。
【００３４】
（液晶装置、プロジェクタ）
次に、上記ワイヤーグリッド偏光子２００を備える液晶装置、プロジェクタについて、図を用いて説明する。
図６は、液晶装置６００の構成を示す概略断面図である。
液晶装置６００は、ＴＦＴアレイ基板６１０と、これに対向配置された対向基板６２０と、これらの間に挟持された液晶層６５０とを主体として構成されている。
ＴＦＴアレイ基板６１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体６１０Ａ、およびその内側に形成されたＴＦＴ素子６３０や画素電極６０９、配向膜６１６などを主体として構成されている。
一方の対向基板６２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体６２０Ａ、およびその内側に形成された共通電極６２１や配向膜６２２などを主体として構成されている。
【００３５】
そして、ＴＦＴアレイ基板６１０と対向基板６２０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶層６５０が挟持されている。このネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。
【００３６】
また、両基板６１０，６２０の外側には、偏光板６１８，６２８が配置されている。この偏光板６１８，６２８は、上述したワイヤーグリッド偏光子２００が用いられる。
各偏光板６１８，６２８は、その吸収軸方向の直線偏光を吸収し、透過軸方向の直線偏光を透過する機能を有する。偏光板６１８，６２８のワイヤーグリッドに入射した光は、その偏光成分のうち平行導体線の方向と一致した偏光状態の光は反射され、平行導体線の方向に対して垂直の偏光状態の光は反射されることなく、透過する。
ＴＦＴアレイ基板６１０側の偏光板６１８は、その透過軸が配向膜６１６の配向規制方向と略一致するように配置される。一方、対向基板６２０側の偏光板６２８は、その透過軸が配向膜６２２の配向規制方向と略一致するように配置されている。
【００３７】
液晶装置６００は、対向基板６２０を光源側に向けて配置される。その光源光のうち偏光板６２８の透過軸と一致する直線偏光のみが偏光板６２８を透過して液晶装置６００に入射する。
非選択電圧印加時の液晶装置６００では、基板に対して水平配向した液晶分子が液晶層６５０の厚さ方向に約９０°ねじれたらせん状に積層配置されている。そのため、液晶装置６００に入射した直線偏光は、約９０°旋光されて液晶装置６００から出射する。この直線偏光は、偏光板６１８の透過軸と一致するため、偏光板６１８を透過する。したがって、非選択電圧印加時の液晶装置６００では、白表示が行われるようになっている。
また、選択電圧印加時の液晶装置６００では、液晶分子が基板に対して垂直配向している。そのため、液晶装置６００に入射した直線偏光は、旋光されることなく液晶装置６００から出射する。この直線偏光は、偏光板６１８の透過軸と直交するため、偏光板６１８を透過しない。したがって、選択電圧印加時の液晶装置６００では黒表示が行われるようになっている。
なお、液晶装置６００は、両基板６１０，６２０の外側に偏光板６１８，６２８を配置した構成であるが、両基板６１０，６２０の内側に偏光板６１８，６２８を配置（内蔵）した構成であってもよい。
【００３８】
図７は、プロジェクタ８００の要部を示す概略構成図である。
このプロジェクタ８００は、光源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、光変調手段８２２，８２３，８２４、クロスダイクロイックプリズム８２５、投射レンズ８２６を備える。
このプロジェクタ８００は、上記液晶装置６００を光変調手段８２２，８２３，８２４として備えている。
【００３９】
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。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、赤色光用光変調手段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、緑色光用光変調手段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、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。
【００４０】
各光変調手段８２２，８２３，８２４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上に投影され、画像が拡大されて表示される。
【００４１】
上記実施形態では、３板式のプロジェクタ８００（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。
【００４２】
また、本発明の液晶装置６００を、プロジェクタ８００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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ワイヤーグリッド偏光子を製造する露光装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明のワイヤーグリッド偏光板の製造方法を工程順に示す図である。
【図３】図２に続く工程を示す図である。
【図４】図３に続く工程を示す図である。
【図５】ワイヤーグリッド偏光子の光学特性を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るプロジェクタの要部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…露光装置、 １０…レーザ光源（固体レーザ）、 ２０…位相変調手段、
１００…基板、 １０１…金属薄膜、 １０３…感光性膜、 １０３ａ…突起部、
１０４ａ，１０４ｂ…潜像パターン、 １１１…誘電体膜、
２００…ワイヤーグリッド偏光子、 ６００…液晶装置、 ６１８，６２８…偏光板、
８００…プロジェクタ、 ８２２，８２３，８２４…光変調手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄膜上に感光性膜を成膜する工程と、
前記感光性膜に対して二光束干渉露光を施す工程と、
前記感光性膜に対して干渉波の位相をずらして二光束干渉露光を再度施す工程と、
前記感光性膜を現像して多数の略平行な直線状の突起部を出現させる工程と、
前記突起部同士の間に耐エッチング材料を配置して多数の略平行な直線状のパターンを有する耐エッチング膜を形成する工程と、
前記耐エッチング膜をマスクとして前記感光性膜をエッチングする工程と、
前記感光性膜をマスクとして前記金属薄膜をエッチングする工程と、
を有することを特徴とするワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング膜を形成する工程は、
前記感光性膜を覆って耐エッチング材料を配置して耐エッチング膜を形成する工程と、
前記耐エッチング膜の上面を略平坦に加工して前記耐エッチング膜の一部に前記感光性膜を露出させる工程と、
を有す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子の製造方法。
【請求項３】
前記感光性膜は、化学増幅型感光性膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項４】
前記二光束干渉露光に用いられる光は、固体レーザから照射されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の製造方法により得られたワイヤーグリッド偏光子を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶装置を光変調手段として備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１】
金属薄膜上に感光性膜を成膜する工程と、
前記感光性膜に対して二光束干渉露光を施す工程と、
前記感光性膜に対して干渉波の位相をずらして二光束干渉露光を再度施す工程と、
前記感光性膜を現像して多数の略平行な直線状の突起部を出現させる工程と、
前記突起部同士の間に耐エッチング材料を配置して多数の略平行な直線状のパターンを有する耐エッチング膜を形成する工程と、
前記耐エッチング膜をマスクとして前記感光性膜をエッチングする工程と、
前記感光性膜をマスクとして前記金属薄膜をエッチングする工程と、
を有することを特徴とするワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング膜を形成する工程は、
前記感光性膜を覆って耐エッチング材料を配置して耐エッチング膜を形成する工程と、
前記耐エッチング膜の上面を略平坦に加工して前記耐エッチング膜の一部に前記感光性膜を露出させる工程と、
を有す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子の製造方法。
【請求項３】
前記感光性膜は、化学増幅型感光性膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項４】
前記二光束干渉露光に用いられる光は、固体レーザから照射されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の製造方法により得られたワイヤーグリッド偏光子を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶装置を光変調手段として備えることを特徴とするプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１７５０１（Ｐ２００７−１７５０１Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９６０９５（Ｐ２００５−１９６０９５）
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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