特許 6922279 ワイヤーグリッド偏光素子および投射型表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6922279

(24)【登録日】2021年8月2日

(45)【発行日】2021年8月18日

(54)【発明の名称】ワイヤーグリッド偏光素子および投射型表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20210805BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20210805BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20210805BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20210805BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALN20210805BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/30

   G02B5/18

   G03B21/00 E

   G02F1/13 505

   !G02F1/1335 510

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-48368(P2017-48368)

(22)【出願日】2017年3月14日

(65)【公開番号】特開2018-151542(P2018-151542A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2020年1月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116665

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 和昭

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】大堀 光隆

(72)【発明者】

【氏名】赤坂 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】熊井 啓友

【審査官】 堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１４３５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２００３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４５６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３２００３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｇ０２Ｂ ５／１８

Ｇ０３Ｂ ２１／００

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透光性の第１基板と、
前記第１基板の一方面に配置されたワイヤーグリッドと、
前記第１基板の前記一方面に対向する透光性の第２基板と、
を有し、
前記第１基板の前記一方面、および前記第２基板の前記第１基板と対向する面の少なく
とも一方には、底部と、前記底部の両端にテーパー面を有する内壁と、を含む凹部を有し
、
前記第１基板と前記第２基板とが前記凹部の外側で接合されて、前記ワイヤーグリッド
が配置されている空間が密閉されており、
前記ワイヤーグリッドは、平面視において、前記底部と重なる領域に配置され、前記第
１基板と前記第２基板とが接合される領域と離隔して配置されていることを特徴とするワ
イヤーグリッド偏光素子。

【請求項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、
前記ワイヤーグリッドは、前記内壁と離隔して配置されていることを特徴とするワイヤ
ーグリッド偏光素子。

【請求項3】

請求項１または２に記載のワイヤーグリッド偏光素子において、
前記ワイヤーグリッドが配置されている空間に不活性ガスが充填されていることを特徴
とするワイヤーグリッド偏光素子。

【請求項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において、
前記ワイヤーグリッドは、アルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金、銀、また
は銀を主成分とする合金からなることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。

【請求項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、
前記ワイヤーグリッドの前記第１基板とは反対側の端部に光吸収層が形成されているこ
とを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。

【請求項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、
前記第１基板の前記一方面、前記第１基板の前記一方面とは反対側の面、前記第２基板
の前記第１基板と対向する面、および前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面の少な
くとも１面に反射防止層が形成されていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子。

【請求項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、
前記第１基板と前記第２基板とは同一の材料からなることを特徴とするワイヤーグリッ
ド偏光素子。

【請求項8】

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、
前記第１基板に前記凹部が形成されていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子
。

【請求項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、
前記第２基板に前記凹部が形成されていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光素子
。

【請求項10】

請求項１から９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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属製のワイヤーグリッドを備えたワイヤーグリッド偏光素子、および投射型表示装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。かかる偏光素子には、有機材料からなる偏光素子が多用されているが、有機材料からなる偏光素子は、耐熱性が低い。そこで、透光性基板にアルミニウムやアルミニウム合金等からなる金属製の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）を用いることが提案されている。しかしながら、アルミニウムやアルミニウム合金等からなる金属製のワイヤーグリッドは、空気中の水分や酸素等と反応し、腐食や酸化が発生しやすいという問題がある。一方、透光性基板のワイヤーグリッドが形成されている一方面側に対してスペーサーを介してガラスカバーシートを対向させるとともに、スペーサーが配置されている外周側で透光性基板とガラスカバーシートとを封止剤（接着剤）によって固定した構成が提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００５−５１３５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の構成のように、スペーサーを介して透光性基板とガラスカバーシートとを対向させた構成では、外周側での透光性基板とガラスカバーシートとの間隔が広いため、封止剤（接着剤）によって封止しても、封止剤を透過して水分や酸素が侵入するおそれがある。

【0005】

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ワイヤーグリッドが形成されている空間を確実に密閉することのできるワイヤーグリッド偏光素子、および投射型表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、透光性の第１
基板と、前記第１基板の一方面に配置されたワイヤーグリッドと、前記第１基板の前記一
方面に対向する透光性の第２基板と、を有し、前記第１基板の前記一方面、および前記第
２基板の前記第１基板と対向する面の少なくとも一方には、底部と、前記底部の両端にテ
ーパー面を有する内壁と、を含む凹部を有し、前記第１基板と前記第２基板とが前記凹部
の外側で接合されて、前記ワイヤーグリッドが配置されている空間が密閉されており、前
記ワイヤーグリッドは、平面視において、前記底部と重なる領域に配置され、前記第１基
板と前記第２基板とが接合される領域と離隔して配置されていることを特徴とする。
また、前記ワイヤーグリッドは、前記内壁と離隔して配置されている。

【0007】

本発明では、金属製のワイヤーグリッドが形成された透光性の第１基板の一方面側に透光性の第２基板が配置され、第１基板の一方面、および第２基板の第１基板と対向する面の少なくとも一方には、ワイヤーグリッドが形成されている領域と平面視で重なる領域に凹部が形成されている。このため、第１基板と第２基板との間には、スペーサーを用いなくても、ワイヤーグリッドが配置される空間を確保することができる。また、ワイヤーグリッドが配置される空間を密閉する際に凹部の外側で第１基板と第２基板とを接合するので、接合部分での第１基板と第２基板との間隔が狭い。従って、第１基板と第２基板との間から水分や酸素が侵入しにくい等、ワイヤーグリッドが形成されている空間を確実に密閉することができる。

【0008】

本発明において、前記凹部の内壁がテーパー面になっている態様を採用することができる。かかる態様によれば、第１基板に対して研削等の機械加工を行わなくても、エッチング等を行って凹部を効率よく形成することができ、この場合、凹部の内壁がテーパー面となる。

【0009】

本発明において、前記ワイヤーグリッドが配置されている空間に不活性ガスが充填されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、ワイヤーグリッドの腐食や酸化を抑制することができる。

【0010】

本発明において、前記ワイヤーグリッドは、アルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金、銀、または銀を主成分とする合金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、可視光波長領域においてワイヤーグリッドでの吸収損失が小さい。

【0011】

本発明において、前記ワイヤーグリッドの前記第１基板とは反対側の端部に光吸収層が形成されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、ワイヤーグリッドの先端部での反射を防止することができる。

【0012】

本発明において、前記第１基板の前記一方面、前記第１基板の前記一方面とは反対側の面、前記第２基板の前記第１基板と対向する面、および前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面の少なくとも１面に反射防止層が形成されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、第１基板や第２基板での反射を抑制することができる。

【0013】

本発明において、前記第１基板と前記第２基板とは同一の材料からなる態様を採用することができる。

【0014】

本発明において、前記第２基板に前記凹部が形成されている態様を採用してもよい。

【0015】

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、を有しており、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る。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】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外観を示す説明図である。

【図2】図１に示すワイヤーグリッド偏光素子の断面図である。本発明の実施の形態１に係る電気光学装置の説明図である。

【図3】図２に示すワイヤーグリッド偏光素子の製造方法を示す工程断面図である。

【図4】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。

【図5】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のワイヤーグリッドを拡大して示す説明図である。

【図6】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。

【図7】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。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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、以下の説明では、ワイヤーグリッド４（金属細線４１）が延在している方向をＹ方向とし、金属細線４１が並列している方向をＸ方向としてある。

【0018】

［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の外観を示す説明図である。図２は、図１に示すワイヤーグリッド偏光素子１の断面図である。図１および図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１は、透光性の第１基板２と、第１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金属細線４１からなり、金属細線４１の太さおよびスペース（金属細線４１の間隔）は、例えば４００ｎｍ以下である。本実施形態において、金属細線４１の太さおよびスペースは各々、例えば１００ｎｍから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、金属細線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、金属細線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、金属細線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。

【0019】

ワイヤーグリッド４（金属細線４１）は、アルミニウム、銀、銅、白金、金、またはそれらを主成分とする合金である。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４での吸収損失を小さく抑えるという観点から、アルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金、銀、または銀を主成分とする合金からなる。

【0020】

本形態では、ワイヤーグリッド４と水分や酸素との反応を防止するという観点から、第１基板２の一方面２ａに対向する透光性の第２基板３を設け、ワイヤーグリッド４が配置された空間を密閉してある。本実施形態において、第１基板２および第２基板３としては、ガラス基板、石英基板、水晶基板等が用いられる。本形態において、第１基板２および第２基板３は、水晶基板であり、同一材料からなる。

【0021】

上記の密閉構造を実現するにあたって、第１基板２の一方面２ａ、および第２基板３の第１基板２と対向する面３ａの少なくとも一方には、ワイヤーグリッド４が形成されている領域と平面視で重なる領域に凹部が形成されており、凹部の外側で第１基板２の一方面２ａと第２基板３の面３ａとを接合してある。

【0022】

本実施形態では、第２基板３が平板状であり、第１基板２の一方面２ａには、ワイヤーグリッド４が形成されている領域と平面視で重なる領域に凹部２１が形成されている。従って、ワイヤーグリッド４は、凹部２１の底部２１１に形成されている。また、凹部２１の内壁２１２は、開口側に斜面を向けた順テーパー面になっている。また、第１基板２の一方面２ａと第２基板３の面３ａとは、凹部２１を全周にわたって囲む枠部２１３において、原子拡散接合、オプチカルコンタクト等のガラス接合、接着剤を用いた接合等の方法で接合されており、ワイヤーグリッド４が配置された空間１０が密閉されている。

【0023】

（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の製造方法を示す工程断面図である。図２に示すワイヤーグリッド偏光素子１の製造工程では、まず、図２に示す凹部形成用マスク形成工程ＳＴ１において、第１基板２を製造するための平板状の透光性基板２０の一方面２０ａに対して、レジストの塗布、露光および現像を行って、枠状のエッチングマスク２０ｘを形成する。

【0024】

次に、図２に示す凹部形成用エッチング形成工程ＳＴ２において、エッチングマスク２０ｘの開口部２０ｙから透光性基板２０の一方面２０ａに対してエッチングを行った後、エッチングマスク２０ｘを除去する。その結果、透光性基板２０の一方面２０ａに凹部２１が形成された第１基板２が得られる。かかるエッチング工程では、例えば、ドライエッチングを行い、エッチングマスク２０ｘをエッチングしながら透光性基板２０の一方面２０ａをエッチングする。従って、凹部２１の内壁２１２がテーパー面となる。それ故、透光性基板２０に対して研削等の機械加工を行わなくても、エッチング等を行って凹部２１を効率よく形成することができ、この場合、凹部２１の内壁２１２がテーパー面となる。また、凹部２１の内壁２１２がテーパー面になっているので、以降の工程において、第１基板２を洗浄した後、乾燥した際、凹部２１の内部に洗浄液が残りにくい。

【0025】

次に、図３に示す成膜工程ＳＴ３において、蒸着法やスパッター法等によって、第１基板２の一方面２ａにアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金、銀、または銀を主成分とする合金からなる金属膜４０を形成する。

【0026】

次に、図３に示すパターニング用マスク形成工程ＳＴ４において、レジストの塗布、露光および現像を行って、金属膜４０の表面にエッチングマスク４０ｘを形成する。エッチングマスク４０ｘは、図２に示すワイヤーグリッド４と同一のパターンを有している。

【0027】

次に、図２に示すパターニング形成工程ＳＴ５において、エッチングマスク４０ｘの開口部４０ｙから金属膜４０に対してエッチングを行った後、エッチングマスク４０ｘを除去する。その結果、ワイヤーグリッド４が形成される。

【0028】

次に、接合工程では、図２に示すように、第１基板２の一方面２ａと第２基板３の面３ａとを凹部２１を全周にわたって外側で囲む枠部２１３において、原子拡散接合、オプチカルコンタクト等のガラス同士の接合、接着剤を用いた接合等の方法で接合すると、ワイヤーグリッド偏光素子１が得られる。なお、上記の工程では、第１基板２（透光性基板２０）、および第２基板３として大型基板を用い、接合工程の後、第１基板２（透光性基板２０）、および第２基板３を単品サイズに切断してもよい。

【0029】

（本実施形態の主な効果）
以上説明したように、本実施形態に係るワイヤーグリッド偏光素子１では、金属製のワイヤーグリッド４が形成された透光性の第１基板２の一方面２ａ側に透光性の第２基板３が配置され、第１基板２の一方面２ａには、ワイヤーグリッド４が形成されている領域と平面視で重なる領域に凹部２１が形成されている。このため、第１基板２と第２基板３との間には、スペーサーを用いなくても、ワイヤーグリッド４が配置される空間１０を確保することができる。また、ワイヤーグリッド４が配置される空間１０を密閉する際に凹部２１の外側で第１基板２と第２基板３とを接合するので、接合部分での第１基板２と第２基板３との間隔が狭い。従って、第１基板２と第２基板３との間から水分や酸素が侵入しにくい等、ワイヤーグリッド４が形成されている空間１０を確実に密閉することができる。

【0030】

［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それらの説明を省略する。

【0031】

実施形態１では、凹部２１が第１基板２に形成されていたが、本実施形態では、第２基板３に凹部３１が形成されている。より具体的には、図４に示すワイヤーグリッド偏光素子１は、実施形態１と同様、透光性の第１基板２と、第１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（金属細線４１）は、アルミニウムを主成分とする合金、銀、または銀を主成分とする合金からなる。また、第１基板２の一方面２ａに対向する透光性の第２基板３を設け、ワイヤーグリッド４が配置された空間を密閉してある。第１基板２および第２基板３は、水晶基板であり、同一材料からなる。

【0032】

かかる密閉構造を実現するにあたって、第１基板２は平板状であり、第２基板３の一方面３ａには、ワイヤーグリッド４が形成されている領域と平面視で重なる領域に凹部３１が形成されている。従って、ワイヤーグリッド４は、凹部３１の底部３１１に対向する領域に形成されている。凹部３１の内壁３１２は、開口側に斜面を向けたテ順テーパー面になっている。また、第１基板２の一方面２ａと第２基板３の面３ａとは、凹部３１を全周にわたって囲む枠部３１３において、原子拡散接合、オプチカルコンタクト等のガラス接合、接着剤を用いた接合等の方法で接合されており、ワイヤーグリッド４が配置された空間１０が密閉されている。

【0033】

このように構成したワイヤーグリッド偏光素子１でも、実施の形態１と同様、第１基板２と第２基板３との間には、スペーサーを用いなくても、ワイヤーグリッド４が配置される空間１０を確保することができる。また、ワイヤーグリッド４が配置される空間１０を密閉する際に凹部３１の外側で第１基板２と第２基板３とを接合するので、接合部分での第１基板２と第２基板３との間隔が狭い。従って、第１基板２と第２基板３との間から水分や酸素が侵入しにくい等、ワイヤーグリッド４が形成されている空間１０を確実に密閉することができる。また、第１基板２が平板状であるため、第１基板２に対するワイヤーグリッド４の形成が容易である。

【0034】

［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のワイヤーグリッド４を拡大して示す説明図である。なお、本実施形態の基本的な構成は、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それらの説明を省略する。実施形態１、２では、ワイヤーグリッド４が金属細線４１のみによって形成されていたが、図５に示すように、ワイヤーグリッド４の第１基板２と反対側の端部（金属細線４１の先端部）にシリコンやゲルマニウム等の光吸収層５１が形成されている場合に本発明を適用してもよい。かかる構成によれば、第２基板３の側から入射した光のワイヤーグリッド４での反射を抑制することができる。

【0035】

［実施形態４］
実施形態１、２、３において、第１基板２と第２基板３との間でワイヤーグリッド４が配置されている空間１０には、窒素等の不活性ガスを充填しておいてもよい。かかる態様によれば、製造直後からワイヤーグリッド４の腐食や酸化をより抑制することができる。かかる態様は、第１基板２と第２基板３との接合工程を窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気中で行うことによって実現することができる。

【0036】

［実施形態５］
実施形態１、２、３、４において、第１基板２の一方面２ａ、第１基板２の一方面２ａとは反対側の面、第２基板３の第１基板２と対向する面３ａ、および第２基板３の第１基板２とは反対側の面の少なくとも１面に誘電体多層膜からなる反射防止層が形成されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、第１基板２や第２基板３での反射を抑制することができる。

【0037】

［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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

［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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

（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。

【符号の説明】

【0058】

１…ワイヤーグリッド偏光素子、２…第１基板、２ａ、３ａ…一方面、３…第２基板、４…ワイヤーグリッド、１０…空間、２０…透光性基板、２０ｘ、４０ｘ…エッチングマスク、２０ｙ、４０ｙ…開口部、２１、３１…凹部、４０…金属膜、４１…金属細線、５１…光吸収層、１００、１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ…液晶パネル、１１０、１０００…投射型表示装置、１１５、１１６、１１７…液晶ライトバルブ、１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂ…第１偏光板、１１５ｄ、１１６ｄ、１１７ｄ…第２偏光板、１１８、１０２９…投射光学系、１６１、１０２１…光源部、１０３２ｂ、１０３２ｇ、１０３２ｒ…ワイヤーグリッド偏光板、１０３７ｂ、１０３７ｇ、１０３７ｒ…入射側偏光板、１０３８ｂ、１０３８ｇ、１０３８ｒ…出射側偏光板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】