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特開2024-22600ワイヤグリッド偏光素子、ワイヤグリッド偏光素子の製造方法、投影表示装置及び車両
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024022600
(43)【公開日】2024-02-16
(54)【発明の名称】ワイヤグリッド偏光素子、ワイヤグリッド偏光素子の製造方法、投影表示装置及び車両
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20240208BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20240208BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20240208BHJP
G02B 27/01 20060101ALI20240208BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20240208BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240208BHJP
【ＦＩ】
G02B5/30
G02F1/1335 510
G02F1/13 505
G02F1/1335 520
G02B27/01
G03B21/14 Z
G03B21/00 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023197022
(22)【出願日】2023-11-20
(62)【分割の表示】P 2022139194の分割
【原出願日】2021-12-24
(31)【優先権主張番号】P 2020219456
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000108410
【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 浩司
(57)【要約】
【課題】放熱性に優れるとともに、広範囲な入射角度の斜入射光に対する透過性及び偏光分離特性に優れたワイヤグリッド偏光素子を提供する。
【解決手段】無機材料と有機材料とからなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１は、無機材料からなる基板１０と、有機材料からなり、基板１０上に設けられるベース部２１と複数の凸条部２２とが一体形成されたグリッド構造体２０と、金属材料からなり、凸条部２２の一部を被覆する機能膜３０と、を備える。凸条部２２は、ベース部２１から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有する。機能膜３０は、凸条部２２の頂部を覆い包み、かつ、凸条部２２の底部側及びベース部２１を被覆していない。機能膜３０の表面は、丸みを有して凸条部２２の幅方向に膨出している。機能膜３０の最大幅（ＷＭＡＸ）は、凸条部２２の底部幅（ＷＢ）以上である。
【選択図】図１
【解決手段】無機材料と有機材料とからなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１は、無機材料からなる基板１０と、有機材料からなり、基板１０上に設けられるベース部２１と複数の凸条部２２とが一体形成されたグリッド構造体２０と、金属材料からなり、凸条部２２の一部を被覆する機能膜３０と、を備える。凸条部２２は、ベース部２１から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有する。機能膜３０は、凸条部２２の頂部を覆い包み、かつ、凸条部２２の底部側及びベース部２１を被覆していない。機能膜３０の表面は、丸みを有して凸条部２２の幅方向に膨出している。機能膜３０の最大幅（ＷＭＡＸ）は、凸条部２２の底部幅（ＷＢ）以上である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無機材料からなる基板と、
有機材料からなり、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体と、
金属材料からなり、前記凸条部の一部を被覆する機能膜と、
を備え、
前記凸条部は、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有し、
前記機能膜は、前記凸条部の先端及び両側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆しておらず、
前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面は、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出しており、
前記凸条部と前記機能膜とから構成される凸構造体全体の断面形状は、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の下端部の直下の位置に、前記凸構造体全体の幅方向の幅が狭くなったくびれ部を有し、
前記機能膜による前記凸条部の側面の被覆率（Ｒｃ）が、前記凸条部の高さ（Ｈ）に対する、前記凸条部の側面のうち前記機能膜により被覆された部分の高さ（Ｈｘ）の割合であるとき、
前記被覆率（Ｒｃ）は、３０％以上、７０％以下である、ワイヤグリッド偏光素子。
有機材料からなり、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体と、
金属材料からなり、前記凸条部の一部を被覆する機能膜と、
を備え、
前記凸条部は、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有し、
前記機能膜は、前記凸条部の先端及び両側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆しておらず、
前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面は、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出しており、
前記凸条部と前記機能膜とから構成される凸構造体全体の断面形状は、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の下端部の直下の位置に、前記凸構造体全体の幅方向の幅が狭くなったくびれ部を有し、
前記機能膜による前記凸条部の側面の被覆率（Ｒｃ）が、前記凸条部の高さ（Ｈ）に対する、前記凸条部の側面のうち前記機能膜により被覆された部分の高さ（Ｈｘ）の割合であるとき、
前記被覆率（Ｒｃ）は、３０％以上、７０％以下である、ワイヤグリッド偏光素子。
【請求項2】
前記無機材料からなる前記基板と、前記有機材料からなる前記グリッド構造体とを組み合わせたハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子である、請求項１に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項3】
前記凸条部を覆い包む前記機能膜の最大幅（ＷＭＡＸ）は、前記凸条部の底部から前記凸条部の高さの２０％上部の位置において前記機能膜により被覆されていない部分の前記凸条部の幅（ＷＢ）以上である、請求項１に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項4】
前記ワイヤグリッド偏光素子に対する入射角度が４５°である入射光の透過軸透過率（Ｔｐ）と反射軸反射率（Ｒｓ）との積（Ｔｐ×Ｒｓ）は、７０％以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項5】
前記凸条部の高さ（Ｈ）は、１６０ｎｍ以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項6】
前記凸条部の先端を覆う前記機能膜の厚さ（Ｄｔ）は、５ｎｍ以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項7】
前記凸条部の側面を覆う前記機能膜の厚さ（Ｄｓ）は、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項8】
前記ベース部の厚さ（ＴＢ）が、１ｎｍ以上である、請求項１～７のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項9】
前記ワイヤグリッド偏光素子の反射軸方向に直交する断面における前記凸条部の断面形状が、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる台形、三角形、釣鐘型又は楕円形である、請求項１～８のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項10】
少なくとも前記機能膜の表面を覆うように形成された保護膜を、さらに備える、請求項１～９のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項11】
前記保護膜は、撥水性コーティング又は撥油性コーティングを含む、請求項１０に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項12】
前記機能膜が、誘電体膜をさらに有する、請求項１～１１のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項13】
θが、前記ワイヤグリッド偏光素子に対する入射光の入射角度の絶対値であり、前記グリッド構造体の正面から入射光が入射するときの入射角度を０°とし、前記グリッド構造体の前記凸条部の幅方向の一側に傾斜した方向から入射光が入射するときの入射角度をプラスの角度とし、前記グリッド構造体の前記凸条部の幅方向の他側に傾斜した方向から入射光が入射するときの入射角度をマイナスの角度としたとき、
θが３０°以上、６０°以下である場合、
前記ワイヤグリッド偏光素子に対する入射角度が＋θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（＋））と、入射角度が－θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（－））との差が、３％以内である、請求項１～１２のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
θが３０°以上、６０°以下である場合、
前記ワイヤグリッド偏光素子に対する入射角度が＋θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（＋））と、入射角度が－θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（－））との差が、３％以内である、請求項１～１２のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項14】
前記機能膜は、入射光を反射する反射膜である、請求項１～１３のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項15】
前記ワイヤグリッド偏光素子は、斜入射光を第１の偏光と第２の偏光に分離する偏光ビームスプリッタである、請求項１～１４のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項16】
請求項１～１５のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法において、
無機材料からなる基板上に、有機材料からなるグリッド構造体材料を形成する工程と、
前記グリッド構造体材料にナノインプリントを施すことによって、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体を形成する工程と、
金属材料を用いて前記凸条部の一部を被覆する機能膜を形成する工程と、
を含み、
前記グリッド構造体を形成する工程では、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有する前記凸条部を形成し、
前記機能膜を形成する工程では、
前記機能膜が、前記凸条部の先端及び両側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆せず、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面は、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出し、前記凸条部と前記機能膜とから構成される凸構造体全体の断面形状が、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の下端部の直下の位置に、前記凸構造体全体の幅方向の幅が狭くなったくびれ部を有し、前記機能膜による前記凸条部の側面の被覆率（Ｒｃ）が、前記凸条部の高さ（Ｈ）に対する、前記凸条部の側面のうち前記機能膜により被覆された部分の高さ（Ｈｘ）の割合であるとき、前記被覆率（Ｒｃ）が３０％以上、７０％以下であるように、前記機能膜を形成する、ワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
無機材料からなる基板上に、有機材料からなるグリッド構造体材料を形成する工程と、
前記グリッド構造体材料にナノインプリントを施すことによって、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体を形成する工程と、
金属材料を用いて前記凸条部の一部を被覆する機能膜を形成する工程と、
を含み、
前記グリッド構造体を形成する工程では、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有する前記凸条部を形成し、
前記機能膜を形成する工程では、
前記機能膜が、前記凸条部の先端及び両側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆せず、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面は、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出し、前記凸条部と前記機能膜とから構成される凸構造体全体の断面形状が、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の下端部の直下の位置に、前記凸構造体全体の幅方向の幅が狭くなったくびれ部を有し、前記機能膜による前記凸条部の側面の被覆率（Ｒｃ）が、前記凸条部の高さ（Ｈ）に対する、前記凸条部の側面のうち前記機能膜により被覆された部分の高さ（Ｈｘ）の割合であるとき、前記被覆率（Ｒｃ）が３０％以上、７０％以下であるように、前記機能膜を形成する、ワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項17】
前記機能膜を形成する工程では、スパッタリング又は蒸着法によって、前記凸条部に対して複数の方向から交互に成膜を行う、請求項１６に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項18】
光源と、
前記光源からの入射光が３０°以上、６０°以下の入射角度で入射するように配置され、前記入射光を第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで反射した前記第１の偏光、又は、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記第２の偏光が入射されるように配置され、入射された前記第１の偏光又は前記第２の偏光を反射及び変調する反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子で反射及び変調された前記第１の偏光又は前記第２の偏光が、前記偏光ビームスプリッタを通じて入射されるように配置されたレンズと、
を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、請求項１～１５のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子で構成される、投影表示装置。
前記光源からの入射光が３０°以上、６０°以下の入射角度で入射するように配置され、前記入射光を第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで反射した前記第１の偏光、又は、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記第２の偏光が入射されるように配置され、入射された前記第１の偏光又は前記第２の偏光を反射及び変調する反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子で反射及び変調された前記第１の偏光又は前記第２の偏光が、前記偏光ビームスプリッタを通じて入射されるように配置されたレンズと、
を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、請求項１～１５のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光素子で構成される、投影表示装置。
【請求項19】
前記ワイヤグリッド偏光素子の周囲に、放熱部材が設けられている、請求項１８に記載の投影表示装置。
【請求項20】
請求項１８または１９に記載の投影表示装置を備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、良好な偏光特性を有し、放熱性や製造時のコストの悪化を招くことがなく、斜めからの入射光及び広範囲な入射角度の入射光に対する透過性に優れたワイヤグリッド偏光素子及びワイヤグリッド偏光素子の製造方法、並びに、偏光特性及び耐熱性に優れた投影表示装置及び該投影表示装置を備えた車両に関するものである。
【背景技術】
【0002】
投影表示装置の１つとして、近年、車両のフロントガラスやコンバイナ等の半透過板（以下、総称して「表示面」という。）に、映像を表示する、車両用ヘッドアップディスプレイ装置が多く開発されている。車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、車両のダッシュボードに配設され、映像光をフロントガラスに投影し、運転情報を虚像として表示する映像表示装置である。運転者は、虚像を、フロントガラスを通した風景と同時に視認することができるため、フロントガラスの範囲外に設置される従来の液晶ディスプレイ等の表示装置と比較して、運転者の視線の移動が少ないという利点がある。
【0003】
ただし、上述したヘッドアップディスプレイ装置は、表示画像を下方からフロントガラス面（上方）へ向けて出射するものであるため、表示画像の出射方向と逆向きに太陽光が入り込み、表示素子へ入射することがあった。ヘッドアップディスプレイ装置では、小型化の要求や表示画像の拡大を目的として、表示画像を反射、拡大するための反射器が設けられている場合が多い。このような場合には、ヘッドアップディスプレイ装置に入射した太陽光が表示素子近傍で集光することになり、熱によって表示素子の劣化や故障を引き起こすおそれがあった。
【0004】
そのため、表示素子への太陽光の入射を防ぐことを目的として、ヘッドアップディスプレイ装置中に、反射型偏光素子を設ける技術が開発されている。例えば、特許文献１には、反射器と表示素子との間に、反射型偏光素子（ワイヤグリッド偏光板）を設けたヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。
【0005】
ここで、上述したようなヘッドアップディスプレイ装置に設けられる偏光素子としては、例えば、複屈折性樹脂からなる偏光素子や、透明基板上に複数の導電体（金属細線）が平行に延在したワイヤグリッド型偏光素子、コレステリック相液晶からなる偏光素子等が挙げられる。これらの中でも、偏光特性に優れるワイヤグリッド型偏光素子が多く用いられている。ワイヤグリッド型偏光素子では、金属等で構成された導電体線が特定のピッチで格子状に配列されたワイヤグリッドが形成されている。該ワイヤグリッドの配列ピッチを、入射光（例えば、可視光）の波長に比べて小さいピッチ（例えば、２分の１以下）とすることで、導電体線に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射させ、導電体線に対して垂直な電場ベクトル成分の光をほとんど透過させることができる。この結果、ワイヤグリッド型偏光素子は、単一偏光を作り出す偏光素子として使用でき、透過しない光を反射させて再利用することができるため、光の有効利用の観点からも望ましい。なお、ここでいう偏光素子とは、入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光ビームスプリッタとして使用可能な偏光素子を含む。
【0006】
このようなワイヤグリッド型偏光素子として、例えば特許文献２には、格子状凸部を有する樹脂基材と、樹脂基材の格子状凸部を覆うように設けられた誘電体層と、誘電体層上に設けられた金属ワイヤと、を備えたワイヤグリッド偏光板が開示されている。
【0007】
また、特許文献３には、樹脂等からなり、表面に特定方向に延在する凹凸構造が設けられた基材と、凹凸構造の凸部の一方の側面に偏在するように設けられた導電体とを有するワイヤグリッド偏光板が開示されている。当該ワイヤグリッド偏光板では、凹凸構造の延在方向に対して垂直方向の断面視において、隣接する２つの凸部の間隔であるピッチ及び凸部の高さが調整されている。
【0008】
さらに、特許文献４には、反射型液晶表示素子と、反射型ワイヤグリッド偏光板を偏光ビームスプリッタとして用いた投射型映像表示装置が開示されている。当該特許文献４に記載の反射型液晶表示素子を用いた投射型映像表示装置では、光源からの出射光の光軸に対し反射型ワイヤグリッド偏光板が斜め４５°程度に配置される。光源からの出射光は、反射型ワイヤグリッドに対して斜め４５°程度の入射角度で入光することで、第１の偏光（反射光）と第２の偏光（透過光）に分離される。次いで、反射型ワイヤグリッド偏光板で反射された第１の偏光は、反射型液晶表示素子により変調及び反射されて、第２の偏光となり、当該第２の偏光が反射型ワイヤグリッド偏光板を透過して、投影表示される。
【0009】
また、特許文献５には、反射型ワイヤグリッド偏光板を偏光ビームスプリッタとして用いた車両用前照灯が開示されている。特許文献５に記載の車両用前照灯でも、光源からの出射光の光軸に対し反射型ワイヤグリッド偏光板が斜め４５°程度に配置されている。光源からの出射光が反射型ワイヤグリッドに斜め４５°程度の入射角度で入光することで、第１の偏光（反射光）と第２の偏光（透過光）に分離される。
【0010】
上記の特許文献４に記載の投射型映像表示装置及び特許文献５に記載の車両用前照灯など、光源からの出射光に対し反射型ワイヤグリッド偏光板が斜め４５°程度に配置される場合、入射光は、反射型ワイヤグリッド偏光板に対して４５°という単一の入射角度で入射するだけでなく、４５°±１５°程度の範囲の入射角度で入射する。
【0011】
また、特許文献６には、全体が銀又はアルミニウムからなる複数のグリッドが基板上に突出形成されたワイヤグリッド偏光ビームスプリッタが開示されている。
【0012】
また、特許文献７には、光透過性基板と、下地層と、金属細線とを有するワイヤグリッド型偏光子が開示されている。この特許文献７のワイヤグリッド型偏光子において、光透過性基板は、表面に複数の凸条が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されている。下地層は、凸条の少なくとも頂部に存在する金属酸化物からなり、金属細線は、下地層の表面上でかつ凸条の少なくとも頂部に存在する金属層からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開２０１８－７２５０７号公報
【特許文献2】特開２００８－８３６５７号公報
【特許文献3】特開２０１７－１７３８３２号公報
【特許文献4】特開２００４－１８４８８９号公報
【特許文献5】特開２０１９－５０１３４号公報
【特許文献6】特表２００３－５０８８１３号公報
【特許文献7】国際公開第２０１０／００５０５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
ところで、一般的に車両で使用される機器に求められる温度環境は－４０～１０５℃であるが、特に夏場の車内のダッシュボードに搭載されたヘッドアップディスプレイ等のように、高温環境下で使用されることを考えた場合、高い耐熱性及び放熱性が必要となる。この点、特許文献１～３に記載のワイヤグリッド偏光板では、耐熱性及び放熱性の面でさらなる改善の要求があった。また、特許文献５に記載の車両用前照灯で夜道を明るく照らすためには、車両用前照灯の高輝度化が必須である。このため、特許文献５に記載のワイヤグリッド偏光板には、光源からの熱に対する高い耐熱性及び放熱性が要求される。
【0015】
さらに、従来のワイヤグリッド偏光素子は、その表面の凹凸形状が、一般的にフォトリソグラフィ技術やエッチング技術によって形成されることから、製造コストの高騰や大量生産に向かないという課題もあった。
【0016】
そして、ヘッドアップディスプレイ装置等の投影表示装置において、反射型ワイヤグリッド偏光素子を偏光ビームスプリッタとして用いて、第１の偏光（Ｓ偏光）と第２の偏光（Ｐ偏光）に分離する場合、第１の偏光の反射率及び第２の偏光の透過率の双方が高いことが求められる。ここで、第１の偏光（Ｓ偏光）の反射軸反射率（Ｒｓ）と、第２の偏光（Ｐ偏光）の透過軸透過率（Ｔｐ）との積（Ｔｐ×Ｒｓ）を、偏光分離特性の指標として用いる場合、このＴｐ×Ｒｓの値が高い方が好ましい。ただし、偏光ビームスプリッタが適用される投影表示装置の種類によって、偏光ビームスプリッタにおける偏光の扱いが異なり、第１の偏光（Ｓ偏光）が透過光となり、第２の偏光（Ｐ偏光）は反射光となる場合もある。
【0017】
また、偏光ビームスプリッタに対する入射光の入射角度は、４５°という単一の角度だけでなく、４５°を中心とした４５°±１５°程度の範囲に広がっており、幅広い入射角度の光が偏光ビームスプリッタに入射される。このため、斜め方向から入射される入射光（以下、斜入射光という。）の入射角度に依存せずに、斜入射光に対して良好な偏光分離特性を発揮できることも、偏光ビームスプリッタに求められる。
【0018】
しかしながら、従来の反射型ワイヤグリッド偏光素子の構造の場合、斜入射光の入射角度が大きくなるにつれ、第２の偏光（Ｐ偏光）の透過軸透過率（Ｔｐ）が低下してしまい、斜入射光に対する偏光分離特性が低下するという問題があった。例えば、特許文献６に記載のようにグリッドの凸部全体を導電体で構成する場合や、特許文献３に記載のようにワイヤグリッドの凸部の一方の側面全体に偏在する導電体（反射膜）を設ける場合を考える。これらの場合、斜入射光の入射角度が大きくなるにつれ、第２の偏光（Ｐ偏光）の透過軸透過率（Ｔｐ）が低下し、上記Ｔｐ×Ｒｓが低下してしまう。このため、光の利用効率が悪化し、輝度ムラなどの画質低下が問題となっていた。したがって、特許文献３、６等に記載の従来の反射型ワイヤグリッド偏光素子の構造では、大きくかつ広範囲の入射角度の斜入射光に対する偏光分離特性に改善の余地があった。
【0019】
また、特許文献７には、金属層（反射膜）による凸条の側面の被覆率が、５０％以上、７０％以上であることが好ましく、１００％であることが特に好ましいことが記載されている。さらに、特許文献７には、当該凸条の側面を被覆する金属層の面積が広くなると、ワイヤグリッド型偏光子の裏面側から入射する光に対してさらに低いＳ偏光反射率を実現でき、表面側から入射するＳ偏光を効率よく反射でき、ワイヤグリッド型偏光子が高い偏光分離能を発揮することが記載されている。
【0020】
しかしながら、特許文献７に記載のようにワイヤグリッドの凸条の側面を被覆している金属層の面積が広い場合、斜入射光の入射角度が大きいとき、特に４５～６０°であるときに、第２の偏光（Ｐ偏光）の透過軸透過率（Ｔｐ）が大幅に低下し、上記Ｔｐ×Ｒｓも大幅に低下してしまう。このため、光の利用効率が悪化し、輝度ムラなどの画質低下が問題となっていた。したがって、特許文献７に記載のワイヤグリッド型偏光子の構造でも、大きくかつ広範囲の入射角度の斜入射光に対する偏光分離特性に改善の余地があった。
【0021】
上記のように、大きくかつ広範囲の入射角度の斜入射光に対して、優れた偏光分離特性を有することが望まれているところ、従来の反射型ワイヤグリッド偏光素子では、広い範囲の入射角度、特に、４５°以上の大きな入射角度の光に対して十分な透過性を確保できておらず、斜入射光に対する透過性と偏光分離特性にさらなる改良が望まれていた。
【0022】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、放熱性に優れるとともに、広範囲な入射角度の斜入射光に対する透過性及び偏光分離特性に優れたワイヤグリッド偏光素子、当該偏光素子の製造方法、及び当該偏光素子を備えた投影表示装置及び車両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】
【0023】
本発明者は、上記の課題を解決するべく鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を見出した。まず、ワイヤグリッド偏光素子の基板を透明な無機材料で形成するとともに、当該基板上に設けられるグリッド構造体を透明な有機材料で一体形成する。これによって、ワイヤグリッド偏光素子を有機材料と無機材料からなるハイブリッド型の構造にすることができる。この結果、ワイヤグリッド偏光素子の放熱性を大幅に改善することができる。
【0024】
さらに、上記グリッド構造体として、基板の表面に沿って設けられるベース部と、当該ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体を用いる。これにより、当該グリッド構造体は、ナノインプリント等の技術によって形成可能であるため、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いる場合に比べて、グリッド構造体の製造コストを低減でき、大量生産も可能となる。
【0025】
さらに、グリッド構造体の凸条部上に、光を反射する反射膜、もしくは光を吸収する吸収膜などの機能膜を設ける際、当該機能膜による凸条部の被覆範囲と被覆形態を好適に調整する。即ち、凸条部の先端及び片側又は両側の側面の上部側を、機能膜で包み込むように被覆し、一方、凸条部の側面の下部側やベース部の表面を、機能膜で被覆せずに、開放する。そして、機能膜は、丸みを帯びて、凸条部の幅方向に膨出するような形状で、凸条部の先端及び側面の上部側を覆い包むようにする。さらに、凸条部と、当該凸条部を覆い包む機能膜とを合わせたグリッドの最大幅（ＷＭＡＸ）が、凸条部の底部の幅（ＷＢ）以上になるように、凸条部と機能膜の形状及び大きさを調整する。さらに、機能膜が凸条部の側面を被覆する範囲を、当該側面の上部側の特定範囲（例えば、凸条部の高さ（Ｈ）の２５％以上、８０％以下の範囲）に限定することが好ましい。
【0026】
これにより、大きく広い範囲の入射角度の斜入射光がワイヤグリッド偏光素子に入射される場合であっても、ワイヤグリッド偏光素子における第２の偏光（Ｐ偏光）の透過率（Ｔｐ）が、入射角度に依存して低下することを抑制できる。したがって、ワイヤグリッド偏光素子における第１の偏光（Ｓ偏光）の反射軸反射率（Ｒｓ）と、第２の偏光（Ｐ偏光）の透過軸透過率（Ｔｐ）との積（Ｔｐ×Ｒｓ）を、高い値に維持することができる。よって、ワイヤグリッド偏光素子を例えば偏光ビームスプリッタとして用いた場合に、入射角度が大きくかつ広い範囲の斜入射光に対しても、十分な透過性及び偏光分離特性を得ることができる。
【0027】
本発明者は、上記の知見に基づき、以下の発明に想到した。
【0028】
上記課題を解決するため、本発明のある観点によれば、
無機材料と有機材料とからなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子であって、
無機材料からなる基板と、
有機材料からなり、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体と、
金属材料からなり、前記凸条部の一部を被覆する機能膜と、
を備え、
前記凸条部は、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有し、
前記機能膜は、前記凸条部の先端及び少なくとも一方の側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆しておらず、
前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面は、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出しており、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の最大幅（ＷＭＡＸ）は、前記凸条部の底部から前記凸条部の高さの２０％上部の位置における前記凸条部の幅（ＷＢ）以上である、ワイヤグリッド偏光素子が提供される。
無機材料と有機材料とからなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子であって、
無機材料からなる基板と、
有機材料からなり、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体と、
金属材料からなり、前記凸条部の一部を被覆する機能膜と、
を備え、
前記凸条部は、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有し、
前記機能膜は、前記凸条部の先端及び少なくとも一方の側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆しておらず、
前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面は、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出しており、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の最大幅（ＷＭＡＸ）は、前記凸条部の底部から前記凸条部の高さの２０％上部の位置における前記凸条部の幅（ＷＢ）以上である、ワイヤグリッド偏光素子が提供される。
【0029】
前記機能膜による前記凸条部の側面の被覆率（Ｒｃ）が、前記凸条部の高さ（Ｈ）に対する、前記凸条部の側面のうち前記機能膜により被覆された部分の高さ（Ｈｘ）の割合であるとき、
前記被覆率（Ｒｃ）は、２５％以上、８０％以下であるようにしてもよい。
前記被覆率（Ｒｃ）は、２５％以上、８０％以下であるようにしてもよい。
【0030】
前記被覆率（Ｒｃ）は、３０％以上、７０％以下であるようにしてもよい。
【0031】
前記ワイヤグリッド偏光素子に対する入射角度が４５°である入射光の透過軸透過率（Ｔｐ）と反射軸反射率（Ｒｓ）との積（Ｔｐ×Ｒｓ）は、７０％以上であるようにしてもよい。
【0032】
前記凸条部の高さ（Ｈ）は、１６０ｎｍ以上であるようにしてもよい。
【0033】
前記凸条部の先端を覆う前記機能膜の厚さ（Ｄｔ）は、５ｎｍ以上であるようにしてもよい。
【0034】
前記凸条部の側面を覆う前記機能膜の厚さ（Ｄｓ）は、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であるようにしてもよい。
【0035】
前記ベース部の厚さ（ＴＢ）が、１ｎｍ以上であるようにしてもよい。
【0036】
前記ワイヤグリッド偏光素子の反射軸方向に直交する断面における前記凸条部の断面形状が、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる台形、三角形、釣鐘型又は楕円形であるようにしてもよい。
【0037】
少なくとも前記機能膜の表面を覆うように形成された保護膜を、さらに備えるようにしてもよい。
【0038】
前記保護膜は、撥水性コーティング又は撥油性コーティングを含むようにしてもよい。
【0039】
前記機能膜が、誘電体膜をさらに有するようにしてもよい。
【0040】
θが３０°以上、６０°以下である場合、
前記ワイヤグリッド偏光素子に対する入射角度が＋θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（＋））と、入射角度が－θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（－））との差が、３％以内であるようにしてもよい。
前記ワイヤグリッド偏光素子に対する入射角度が＋θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（＋））と、入射角度が－θである入射光の透過軸透過率（Ｔｐ（－））との差が、３％以内であるようにしてもよい。
【0041】
前記機能膜は、入射光を反射する反射膜であるようにしてもよい。
【0042】
前記ワイヤグリッド偏光素子は、斜入射光を第１の偏光と第２の偏光に分離する偏光ビームスプリッタであるようにしてもよい。
【0043】
上記課題を解決するため、本発明の別の観点によれば、
無機材料と有機材料とからなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子の製造方法であって、
無機材料からなる基板上に、有機材料からなるグリッド構造体材料を形成する工程と、
前記グリッド構造体材料にナノインプリントを施すことによって、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体を形成する工程と、
金属材料を用いて前記凸条部の一部を被覆する機能膜を形成する工程と、
を含み、
前記グリッド構造体を形成する工程では、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有する前記凸条部を形成し、
前記機能膜を形成する工程では、
前記機能膜が、前記凸条部の先端及び少なくとも一方の側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆せず、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面が、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出し、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の最大幅（ＷＭＡＸ）が、前記凸条部の底部から前記凸条部の高さの２０％上部の位置における前記凸条部の幅（ＷＢ）以上になるように、前記機能膜を形成する、ワイヤグリッド偏光素子の製造方法が提供される。
無機材料と有機材料とからなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子の製造方法であって、
無機材料からなる基板上に、有機材料からなるグリッド構造体材料を形成する工程と、
前記グリッド構造体材料にナノインプリントを施すことによって、前記基板上に設けられるベース部と、前記ベース部から突出する複数の凸条部とが一体形成されたグリッド構造体を形成する工程と、
金属材料を用いて前記凸条部の一部を被覆する機能膜を形成する工程と、
を含み、
前記グリッド構造体を形成する工程では、前記ベース部から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有する前記凸条部を形成し、
前記機能膜を形成する工程では、
前記機能膜が、前記凸条部の先端及び少なくとも一方の側面の上部側を覆い包み、かつ、前記凸条部の両側面の下部側及び前記ベース部を被覆せず、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の表面が、丸みを有して前記凸条部の幅方向に膨出し、前記凸条部を覆い包む前記機能膜の最大幅（ＷＭＡＸ）が、前記凸条部の底部から前記凸条部の高さの２０％上部の位置における前記凸条部の幅（ＷＢ）以上になるように、前記機能膜を形成する、ワイヤグリッド偏光素子の製造方法が提供される。
【0044】
前記機能膜を形成する工程では、スパッタリング又は蒸着法によって、前記凸条部に対して複数の方向から交互に成膜を行うようにしてもよい。
【0045】
上記課題を解決するため、本発明の別の観点によれば、
光源と、
前記光源からの入射光が４５°を含む所定範囲の入射角度で入射するように配置され、前記入射光を第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで反射した前記第１の偏光、又は、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記第２の偏光が入射されるように配置され、入射された前記第１の偏光又は前記第２の偏光を反射及び変調する反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子で反射及び変調された前記第１の偏光又は前記第２の偏光が、前記偏光ビームスプリッタを通じて入射されるように配置されたレンズと、
を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記ワイヤグリッド偏光素子で構成される、投影表示装置が提供される。
光源と、
前記光源からの入射光が４５°を含む所定範囲の入射角度で入射するように配置され、前記入射光を第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで反射した前記第１の偏光、又は、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記第２の偏光が入射されるように配置され、入射された前記第１の偏光又は前記第２の偏光を反射及び変調する反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子で反射及び変調された前記第１の偏光又は前記第２の偏光が、前記偏光ビームスプリッタを通じて入射されるように配置されたレンズと、
を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記ワイヤグリッド偏光素子で構成される、投影表示装置が提供される。
【0046】
前記所定範囲の入射角度は、３０°以上、６０°以下であるようにしてもよい。
【0047】
前記ワイヤグリッド偏光素子の周囲に、放熱部材が設けられているようにしてもよい。
【0048】
上記課題を解決するため、本発明の別の観点によれば、前記投影表示装置を備える、車両が提供される。
【発明の効果】
【0049】
本発明によれば、放熱性に優れるとともに、広範囲な入射角度の斜入射光に対して優れた偏光分離特性を有するワイヤグリッド偏光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明の一実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子を模式的に示す断面図である。
【図2】同実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子を模式的に示す平面図である。
【図3】同実施形態に係るグリッド構造体の凸条部の先細り形状の具体例を模式的に示す断面図である。
【図4】同実施形態に係るグリッド構造体の凹部の形状の具体例を模式的に示す断面図である。
【図5】同実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子を模式的に示す断面図である。
【図6】同実施形態に係る反射膜の形状の具体例を模式的に示す断面図である。
【図7】同実施形態に係る保護膜で覆われた偏光素子を模式的に示す断面図である。
【図8】同実施形態に係る保護膜で覆われた偏光素子の変更例を模式的に示す断面図である。
【図9】同実施形態に係る放熱部材を備えた偏光素子を模式的に示す斜視図である。
【図10】同実施形態に係る実際のグリッド構造体と反射膜を示す写真である。
【図11】同実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子の製造方法を示す工程図である。
【図12】従来のワイヤグリッド偏光素子の製造方法を示す工程図である。
【図13】同実施形態に係る原盤の製造方法を示す工程図である。
【図14】同実施形態に係る投影表示装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置を示す模式図である。
【図15】同実施形態に係る投影表示装置の第１具体例を示す模式図である。
【図16】同実施形態に係る投影表示装置の第２具体例を示す模式図である。
【図17】同実施形態に係る投影表示装置の第３具体例を示す模式図である。
【図18】従来例１に係る偏光素子について説明するための図である。
【図19】従来例２に係る偏光素子について説明するための図である。
【図20】従来例３に係る偏光素子について説明するための図である。
【図21】実施例１に係る偏光素子について説明するための図である。
【図22】実施例１と従来例２の比較結果について説明するための図である。
【図23】実施例２に係る偏光素子について説明するための図である。
【図24】実施例３に係る偏光素子について説明するための図である。
【図25】実施例４に係る偏光素子について説明するための図である。
【図26】実施例５に係る偏光素子について説明するための図である。
【図27】実施例６に係る偏光素子について説明するための図である。
【図28】実施例７に係る偏光素子について説明するための図である。
【図29】実施例８に係る偏光素子について説明するための図である。
【図30】実施例９と従来例４の比較結果について説明するための図である。
【図31】実施例９と従来例４の比較結果について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0051】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、説明の便宜のため、以下の各図中で開示した各部材の状態は、実際とは異なる縮尺及び形状で模式的に表されているものもある。
【0052】
<１．ワイヤグリッド偏光素子の概要>
まず、図１及び図２等を参照して、本発明の一実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の概要について説明する。図１は、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を模式的に示す平面図である。
まず、図１及び図２等を参照して、本発明の一実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の概要について説明する。図１は、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を模式的に示す平面図である。
【0053】
本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、反射型の偏光素子であり、かつワイヤグリッド型の偏光素子である。ワイヤグリッド偏光素子１は、例えば、板状のワイヤグリッド偏光板であってよい。ワイヤグリッド偏光板は、板形状を有するワイヤグリッド型の偏光板である。ワイヤグリッド偏光板は、例えば、平板状であってもよいし、湾曲した板状であってもよい。つまり、ワイヤグリッド偏光素子１の表面（光が入射する面）は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。以下では、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１が、平板状のワイヤグリッド偏光板である例について説明するが、本発明のワイヤグリッド偏光素子は、かかる例に限定されず、その用途及び機能等に応じて、任意の形状を有することができる。
【0054】
なお、本発明のワイヤグリッド偏光素子は、例えば、特定の一つの方向に振動する光だけを透過させる偏光子として用いられてもよいし、あるいは、入射光を第１の偏光（Ｓ偏光）と第２の偏光（Ｐ偏光）に分離する偏光ビームスプリッタとして用いられてもよい。以下では、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１が、偏光ビームスプリッタとして用いられる例について主に説明する。
【0055】
【0056】
なお、本明細書において「透明」とは、使用帯域（例えば、可視光の帯域、赤外光の帯域、又は、可視光及び赤外光の帯域など）に属する波長λの光の透過率が高いことを意味し、例えば、当該光の透過率が７０％以上であることを意味する。可視光の波長帯域は、例えば、３６０ｎｍ以上、８３０ｎｍ以下である。赤外光（赤外線）の波長帯域は、可視光の波長帯域よりも大きく、例えば、８３０ｎｍ以上である。表示画像として投影される可視光の好適な波長範囲の観点から、本実施形態に係る偏光素子１における使用帯域の波長λは、例えば、４００ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であることが好ましく、４２０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下であることがより好ましい。本実施形態に係る偏光素子１は、使用帯域の光に対して透明な材料で形成されているため、偏光素子１の偏光特性や、光の透過性等に悪影響を与えることがない。
【0057】
基板１０は、ガラス等の透明な無機材料からなる。基板１０は、所定の厚さＴＳを有する平板状の基板である。
【0058】
グリッド構造体２０は、透明な有機材料、例えば、耐熱性に優れた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂などの有機樹脂材料からなる。グリッド構造体２０は、偏光素子１の偏光機能を実現するための凹凸構造を有する。具体的には、グリッド構造体２０は、基板１０の表面に沿って設けられるベース部２１と、ベース部２１から格子状に突出する複数の凸条部２２とを有する。グリッド構造体２０のベース部２１と複数の凸条部２２は、同一の有機材料を用いて、一体形成されている。
【0059】
ベース部２１は、所定の厚さＴＢを有する薄膜であり、基板１０の主面（図１及び図２に示すＸＹ平面）上の全体に亘って積層される。ベース部２１の厚さＴＢは、基板１０の主面全体に亘って実質的に同一な厚さであることが好ましいが、正確に同一な厚さでなくてもよく、ＴＢの基準の厚さに対してある程度の誤差で変動してもよい。例えば、ＴＢは、基準の厚さ６μｍに対して、±３μｍ程度で変動してもよい。このように、インプリント等によりベース部２１を成形するときの成形誤差を許容して、ベース部２１の厚さＴＢが決定される。
【0060】
複数の凸条部２２は、ベース部２１上に、Ｘ方向に所定のピッチＰで等間隔に配列される。なお、ピッチＰは、偏光素子１のＸ方向に配列される複数の凸条部２２の形成間隔である。複数の凸条部２２は、相互に平行にＹ方向に延びるように格子状に配置される。Ｘ方向に相互に隣接する２つの凸条部２２の間には、所定の隙間が形成されている。この隙間は、入射光の進入経路となる。各々の凸条部２２は、所定方向（図１及び図２に示すＹ方向）に細長く延びるように突出形成された壁状の凸部である。複数の凸条部２２のＺ方向の高さ（Ｈ）及びＸ方向の幅（ＷＴ、ＷＢ）は、相互に実質的に同一である。凸条部２２の長手方向（Ｙ方向）が、偏光素子１の反射軸の方向であり、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）が、偏光素子１の透過軸の方向である。
【0061】
機能膜は、偏光素子１のグリッド構造体２０に対して、所定の機能を付与するための膜である。機能膜は、例えば、不透明な金属材料からなり、グリッド構造体２０の凸条部２２の一部を覆うように設けられる。機能膜は、例えば、偏光素子１に入射される入射光を反射する機能を有する反射膜３０であってもよいし、又は、当該入射光を吸収する機能を有する吸収膜（図示せず。）であってもよいし、その他の機能を有する膜であってもよい。本実施形態では、機能膜が反射膜３０である例について説明するが、本発明の機能膜は、反射膜３０の例に限定されない。
【0062】
反射膜３０は、例えば、アルミニウム又は銀などの金属材料（金属又は金属酸化物など）からなる薄膜である。反射膜３０は、凸条部２２の少なくとも頂部を覆うように形成される。反射膜３０は、ワイヤグリッドの金属細線として機能する金属膜で構成されてもよい。反射膜３０は、グリッド構造体２０に入射する入射光を反射する機能を有する。
【0063】
グリッド構造体２０の凸条部２２と反射膜３０は、ワイヤグリッド偏光素子１のグリッドを構成する。グリッド構造体２０における複数の凸条部２２のＸ方向のピッチＰ（即ち、グリッドの配列ピッチ）は、入射光（例えば、可視光）の波長λと比べて小さいピッチ（例えば、２分の１以下）に設定される。これにより、偏光素子１は、Ｙ方向に延びる反射膜３０（導電体線）に対して平行な方向（反射軸方向：Ｙ方向）に振動する電場ベクトル成分の光（Ｓ偏光）をほとんど反射させ、反射膜３０（導電体線）に対して垂直な方向（透過軸方向：Ｘ方向）に振動する電場ベクトル成分の光（Ｐ偏光）をほとんど透過させることができる。
【0064】
以上のように、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、微細凹凸構造を有するグリッド構造体２０と、グリッド構造体２０の凸条部２２に対して選択的に付加される機能膜（例えば反射膜３０）との組合せにより、偏光機能を実現する。そして、ワイヤグリッド偏光素子１の基板１０は、耐熱性に非常に優れたガラス等の無機材料からなり、グリッド構造体２０は、耐熱性を有する有機樹脂材料からなる。このように、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、有機材料と無機材料とを組み合わせたハイブリッド型の偏光素子である。したがって、熱抵抗Ｒ［ｍ２・Ｋ／Ｗ］が小さいグリッド構造体２０から基板１０へ効率的に熱を逃がすことができるので、放熱性に優れる。したがって、本実施形態に係るハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１は、有機材料のみからなる従来のフィルムタイプの偏光素子（耐熱性：１００℃程度）と比べて、耐熱性及び放熱性に優れており、例えば２００℃程度までの高温環境下における耐熱性を有する。よって、優れた偏光特性を実現しつつ、良好な放熱効果を維持できる。
【0065】
さらに、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、グリッド構造体２０の表面を覆う保護膜４０（図７、図８参照。）を備えてもよい。保護膜４０は、無機材料、例えば、ＳｉＯ２などの誘電体材料からなる。この保護膜４０は、グリッド構造体２０のベース部２１、凸条部２２及び反射膜３０の全ての表面を覆うように、ワイヤグリッド偏光素子１の表面全体に積層されてもよい（図７参照。）。かかる保護膜４０を設けることにより、偏光素子１の熱抵抗Ｒをより低減できるという有利な効果が得られるので、優れた偏光特性を実現しつつ、より良好な放熱効果を維持できる。
【0066】
また、上述したように、ベース部２１と凸条部２２とが一体構成されたグリッド構造体２０は、ナノインプリント等の印刷技術を用いて製造することができので、シンプルな製造プロセスで微細凹凸構造を実現できる。したがって、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いて製造する場合と比べて、グリッド構造体２０の製造に要するコストや手間を低減できる。よって、本実施形態に係るハイブリッド型の偏光素子１は、従来の無機材料のみからなる偏光素子と比べて、製造コストを大幅に削減でき、ワイヤグリッド偏光素子１の製品単価を安価にできるという利点がある。
【0067】
一方、従来のフィルムタイプの有機偏光板は、有機材料を多く用いており、基板（ベースフィルム）や両面テープ（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）、グリッド構造体の厚さが大きくなるので、本実施形態に係るハイブリッド型の偏光素子１と比べて、放熱性や耐熱性が劣ると考えられる。
【0068】
また、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、グリッド構造体２０の凸条部２２と反射膜３０とからなるグリッドが、図１等に示すような特殊な樹木形状（詳細は後述する。）を有している。これにより、偏光素子１に対して、幅広い範囲の大きな入射角度θ（例えば３０～６０°）で、斜め方向から光が入射する場合であっても、偏光素子１を透過する第２の偏光（Ｐ偏光）の透過率（即ち、透過軸透過率Ｔｐ）が、斜入射光の入射角度θに依存して低下することを抑制できる。したがって、ワイヤグリッド偏光素子１で反射する第１の偏光（Ｓ偏光）の反射率（即ち、反射軸反射率Ｒｓ）と、透過軸透過率Ｔｐとの積（Ｔｐ×Ｒｓ）を、例えば７０％以上の高い値に維持できる。したがって、本実施形態に係る偏光素子１は、当該Ｔｐ×Ｒｓで表される偏光分離特性に優れており、斜入射光を偏光して、Ｓ偏光（反射光）とＰ偏光（透過光）とに好適に分離できる。よって、本実施形態に係る偏光素子１は、入射角度θが大きくかつ広い範囲の斜入射光に対しても、十分な透過性及び偏光分離特性を得ることができる。
【0069】
以上のように、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、耐熱性及び放熱性に優れ、製造コストも低減でき、かつ、幅広い範囲の大きな入射角度θの斜入射光に対する透過性及び偏光分離特性にも優れる。よって、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、多様な製品の多様な部品として好適に適用できる。例えば、偏光素子１は、スマートディスプレイに設置される偏光ビームスプリッタなどに適用できる。また、偏光素子１は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に設置される、太陽光からの熱に対策した偏光素子、ＬＥＤ光源からの熱に対策した偏光素子、偏光反射ミラーなどに適用できる。さらに偏光素子１は、配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ）などのヘッドライトに設置される偏光ビームスプリッタなどにも適用できる。また、偏光素子１は、拡張現実（ＡＲ）又は仮想現実（ＶＲ）用の各種装置に設置されるレンズ一体型位相差素子、レンズ一体型偏光素子などにも適用できる。
【0070】
【0071】
<２．１．基板>
図１に示すように、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、透明な基板１０を備える。基板１０は、透明であり、ある程度の強度を有する無機材料からなる。
図１に示すように、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、透明な基板１０を備える。基板１０は、透明であり、ある程度の強度を有する無機材料からなる。
【0072】
基板１０の材料としては、より優れた放熱性及び耐熱性が得られる観点から、例えば、各種ガラス、石英、水晶、サファイア等の無機材料であることが好ましく、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である無機材料がより好ましく、８．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である無機材料がさらに好ましい。
【0073】
また、基板１０の形状は、特に限定されず、偏光素子１に要求される性能等に応じて適宜選択することができる。例えば、板状や曲面を有するように構成することができる。また、偏光素子１の偏光特性に影響を与えない観点からは、基板１０の表面を平坦面とすることができる。さらに、基板１０の厚さＴＳについても、特に限定されず、例えば０．０２～１０．０ｍｍの範囲とすることができる。
【0074】
<２．２．グリッド構造体>
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る偏光素子１は、基板１０上に、上記ベース部２１及び格子状の凸条部２２を有するグリッド構造体２０を備える。グリッド構造体２０は、凸条部２２上に、後述する反射膜３０が設けられることによって、所望の偏光特性を得ることができる。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る偏光素子１は、基板１０上に、上記ベース部２１及び格子状の凸条部２２を有するグリッド構造体２０を備える。グリッド構造体２０は、凸条部２２上に、後述する反射膜３０が設けられることによって、所望の偏光特性を得ることができる。
【0075】
偏光素子１に対してグリッド構造体２０が形成された表面側から光が入射するとき、反射膜３０により入射光の一部が反射される。反射膜３０に入射した光のうち凸条部２２の長手方向（即ち、凸条部２２の延在方向＝反射軸方向：Ｙ方向）に直交する方向（即ち、凸条部２２の幅方向＝透過軸方向：Ｘ方向）に電界成分をもつ光は、高い透過率で偏光素子１を透過する。一方、反射膜３０に入射した光のうち凸条部２２の長手方向（即ち、凸条部２２の延在方向＝反射軸方向：Ｙ方向）に平行な方向に電界成分をもつ光は、その大部分が反射膜３０で反射される。そのため、本実施形態では、反射膜３０により部分的に被覆されたグリッド構造体２０を備えることで、単一偏光を作り出すことができる。なお、基板１０の裏面側から入射した光に対しても、同様の偏光効果が得られる。
【0076】
グリッド構造体２０は、図１に示すように、ベース部２１を有する。ベース部２１は、基板１０の表面に沿って設けられる薄膜であり、凸条部２２を支持するための部分である。グリッド構造体２０の凹凸構造（凸条部２２）をナノインプリント等によって形成した場合に、ベース部２１は必然的に形成される。ベース部２１と凸条部２２は、同一材料で一体形成されている。また、グリッド構造体２０がベース部２１を有することによって、凸条部２２が基板１０上に直に形成される場合と比べて、凸条部２２の強度を高くできる。このため、グリッド構造体２０の耐久性を高めることができる。さらに、ベース部２１が面全体で基板１０と密着しているため、グリッド構造体２０の耐剥離性を高めることができる。
【0077】
なお、ベース部２１の厚さＴＢは、特に限定されないが、凸条部２２をより確実に支持できる観点や、インプリント成形を容易に行う観点から、１ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましい。また、良好な放熱性を確保する観点からは、ベース部２１の厚さＴＢは、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。
【0078】
さらに、グリッド構造体２０は、図１及び図２に示すように、ベース部２１から突出した複数の凸条部２２を有する。凸条部２２は、本実施形態に係る偏光素子１の反射軸方向（Ｙ方向）を長手方向として延在している。複数の凸条部２２がＸ方向に所定のピッチで配列され、かつ、相互に所定の間隔を空けて配列されることで、格子状の凹凸構造が形成されている。
【0079】
ここで、図１に示すように、偏光素子１の反射軸方向（Ｙ方向）に直交する縦断面（ＸＺ断面）において、凸条部２２の透過軸方向（Ｘ方向）のピッチＰが、使用帯域の光の波長よりも短いことを要する。この理由は、上述した偏光作用を得るためである。より具体的には、凸条部２２のピッチＰは、凸条部２２の製造容易性と偏光特性との両立の観点から、５０～３００ｎｍであることが好ましく、１００～２００ｎｍであることがより好ましく、１００～１５０ｎｍであることが特に好ましい。
【0080】
また、図１及び図２に示すように、上記縦断面（ＸＺ断面）における凸条部２２の底部の幅ＷＢは、特に限定されないが、製造容易性と偏光特性との両立の観点から、１０～１５０ｎｍ程度であることが好ましく、１０～１００ｎｍ程度であることがより好ましい。また、凸条部２２の頂部の幅ＷＴは、特に限定されないが、製造容易性と偏光特性との両立の観点から、５～６０ｎｍ程度であることが好ましく、１０～３０ｎｍ程度であることがより好ましい。
【0081】
なお、凸条部２２の底部の幅ＷＢ及び頂部の幅ＷＴは、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡で観察することにより測定することができる。例えば、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を用いて偏光素子１の吸収軸方向又は反射軸方向に直交する断面（ＸＺ断面）を観察し、任意の４箇所の凸条部２２について、凸条部２２の底部から凸条部２２の高さＨの２０％上部の高さ位置における凸条部２２の幅を測定し、それらの算術平均値を凸条部２２の底部の幅ＷＢとすることができる。また、当該任意の４箇所の凸条部２２について、凸条部２２の先端２２ａから凸条部２２の高さＨの２０％下部の高さ位置における凸条部２２の幅を測定し、それらの算術平均値を凸条部２２の頂部の幅ＷＴとすることができる。
【0082】
また、図１に示すように、上記縦断面（ＸＺ断面）における凸条部２２の高さＨは、特に限定されないが、製造容易性と偏光特性との両立の観点から、５０～３５０ｎｍ程度であることが好ましく、１００～３００ｎｍ程度であることがより好ましい。なお、凸条部２２の高さＨは、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡で観察することにより測定することができる。例えば、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を用いて偏光素子１の吸収軸方向又は反射軸方向に直交する断面を観察し、任意の４箇所における凸条部２２について、凸条部２２の幅方向の中心位置における凸条部２２の高さを測定し、それらの算術平均値を凸条部２２の高さＨとすることができる。
【0083】
グリッド構造体２０の凸条部２２の形状は、斜入射光に対する良好な偏光分離特性を得るため、先細り形状であることが好ましい。ここで、先細り形状とは、ベース部２１から離れるにつれて凸条部２２の幅Ｗ（ＸＺ断面におけるＸ方向の幅）が徐々に狭くなるような形状であり、換言すると、凸条部２２の底部から頂部に向かうにつれて凸条部２２の幅Ｗが徐々に狭くなるような形状である。したがって、凸条部２２が先細り形状を有する場合、凸条部２２の頂部の幅ＷＴは、凸条部２２の底部の幅ＷＢより小さくなる（ＷＴ<ＷＢ）。
【0084】
図３は、本実施形態に係る凸条部２２の先細り形状の具体例を示す。図３に示すように、上記縦断面（ＸＺ断面）における凸条部２２の断面形状は、上記の先細り形状であれば、ベース部２１から離れるにつれて幅Ｗが狭くなる台形、三角形、釣鐘型、楕円形、又は、丸みを帯びた楔型など、多様な形状であってよい。例えば、図３に示す凸条部２２Ａの断面形状は台形（テーパ形状）であり、凸条部２２Ｂの断面形状は三角形であり、凸条部２２Ｃの断面形状は釣鐘型であり、凸条部２２Ｄの断面形状は、頂部と底部が丸みを帯びた楔型である。このように、凸条部２２が先細り形状を有することで、凸条部２２の先端２２ａ及び側面２２ｂの一部を覆う反射膜３０を形成しやすく、偏光素子１に偏光特性を付与できるとともに、当該先細り形状はナノインプリントによっても形成可能であるため、製造容易性の点でも有利である。
【0085】
また、凸条部２２がテーパー形状などの先細り形状を有することにより、グリッド構造体２０の屈折率が徐々に変化する。したがって、モスアイ構造と同様に、グリッド構造体２０の物理的な屈折率の変化による入射光の反射防止効果が得られる。よって、グリッド構造体２０の凸条部２２の表面における反射率を低減でき、グリッド構造体２０の透過性を向上できるという効果も期待できる。
【0086】
また、図４は、相互に隣接する凸条部２２、２２間に形成された凹部２４の形状の具体例を示す。凹部２４は、凸条部２２の長手方向（Ｙ方向）に延びる溝である。図４に示すように、上記縦断面（ＸＺ断面）における凹部２４の断面形状は、凹部２４の底に向かうにつれ幅が狭くなる形状であれば、多様な形状であってよい。例えば、図４に示す凹部２４Ａの断面形状は台形（テーパ形状）であり、凹部２４Ｂの断面形状は三角形（Ｖ字型）であり、凹部２４Ｃの断面形状は、底部が平坦な略矩形状であり、凹部２４Ｄの断面形状は、底部が丸みを帯びたＵ字型である。これらの凹部２４の形状としては、ナノインプリント形成時の離型性など生産性を考慮して、適宜最適な形状を選択することができる。
【0087】
また、グリッド構造体２０を構成する材料は、透明な有機材料であれば特に限定されず、公知の有機材料を用いることができる。例えば、透明性を確保でき、製造容易性に優れる点からは、各種の熱硬化性樹脂、各種の紫外線硬化性樹脂等を、グリッド構造体２０の材料として用いることが好ましい。
【0088】
さらに、製造容易性の点や製造コストの点からは、グリッド構造体２０を構成する材料は、基板１０と異なる材料を用いることが好ましい。加えて、グリッド構造体２０と基板１０の材料が異なる場合、両者の屈折率が異なることになる。このため、偏光素子１全体の屈折率に影響がある場合は適宜、グリッド構造体２０と基板１０の間に屈折率調整層を設けてもよい。
【0089】
例えば、グリッド構造体２０を構成する材料として、エポキシ重合性化合物、アクリル重合性化合物等の硬化性樹脂を用いることができる。エポキシ重合性化合物は、分子内に１つ又は２つ以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、又はプレポリマーである。エポキシ重合性化合物としては、各種ビスフェノール型エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型、Ｆ型等）、ノボラック型エポキシ樹脂、ゴム、ウレタン等の各種変性エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、これらのプレポリマー等が挙げられる。
【0090】
アクリル重合性化合物は、分子内に１つ又は２つ以上のアクリル基を有するモノマー、オリゴマー、又はプレポリマーである。ここで、モノマーは、さらに分子内にアクリル基を１つ有する単官能モノマー、分子内にアクリル基を２つ有する二官能モノマー、分子内にアクリル基を３つ以上有する多官能モノマーに分類される。
【0091】
「単官能モノマー」としては、例えば、カルボン酸類（アクリル酸等）、ヒドロキシ類（２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、４－ヒドロキシブチルアクリレート）、アルキル又は脂環類のモノマー（イソブチルアクリレート、ｔ－ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート）、その他機能性モノマー（２－メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、２－エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、２－（パーフルオロオクチル）エチルアクリレート、３－パーフルオロヘキシル－２－ヒドロキシプロピルアクリレート、３－パーフルオロオクチル－２－ヒドロキシプロピル－アクリレート、２－（パーフルオロデシル）エチル－アクリレート、２－（パーフルオロ－３－メチルブチル）エチルアクリレート）、２，４，６－トリブロモフェノールアクリレート、２，４，６－トリブロモフェノールメタクリレート、２－（２，４，６－トリブロモフェノキシ）エチルアクリレート）、２－エチルヘキシルアクリレート等が挙げられる。
【0092】
「二官能モノマー」としては、例えば、トリ（プロピレングリコール）ジアクリレート、トリメチロールプロパン－ジアリルエーテル、ウレタンジアクリレートなどが挙げられる。
「多官能モノマー」としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートなどが挙げられる。
「多官能モノマー」としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートなどが挙げられる。
【0093】
上記で列挙したアクリル重合性化合物以外の例としては、アクリルモルフォリン、グリセロールアクリレート、ポリエーテル系アクリレート、Ｎ－ビニルホルムアミド、Ｎ－ビニルカプロラクタム、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレート、脂肪族ウレタンオリゴマー、ポリエステルオリゴマー等が挙げられる。
【0094】
また、上述した硬化性樹脂の硬化開始剤としては、例えば、熱硬化開始剤、光硬化開始剤等が挙げられる。硬化開始剤は、熱、光以外の何らかのエネルギー線（例えば電子線）等によって硬化するものであってもよい。硬化開始剤が熱硬化開始剤である場合、硬化性樹脂は熱硬化性樹脂であり、硬化開始剤が光硬化開始剤であり場合、硬化性樹脂は光硬化性樹脂である。
【0095】
これらの中でも、硬化開始剤として、紫外線硬化開始剤を用いることが好ましい。紫外線硬化開始剤は、光硬化開始剤の一種である。紫外線硬化開始剤としては、例えば、２，２－ジメトキシ－１，２－ジフェニルエタン－１－オン、１－ヒドロキシ－シクロヘキシルフェニルケトン、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オンなどが挙げられる。したがって、硬化性樹脂は、紫外線硬化性樹脂であることが好ましい。また、透明性の観点から、硬化性樹脂は、紫外線硬化性アクリル樹脂であることがより好ましい。
【0096】
なお、グリッド構造体２０を形成する方法は、上述したベース部２１及び凸条部２２を形成できる方法であれば特に限定されない。例えば、フォトリソグラフィ、又はインプリントなどによる凹凸形成方法を用いることができる。これらの中でも、短時間且つ容易に凹凸パターンを形成でき、さらに、ベース部２１を確実に形成できる観点からは、インプリントによって、グリッド構造体２０のベース部２１及び凸条部２２を形成することが好ましい。
【0097】
ナノインプリントによって、グリッド構造体２０のベース部２１及び凸条部２２を形成する場合、例えば、基板１０上に、グリッド構造体２０を形成するための材料（グリッド構造体材料）を塗布した後、凹凸が形成された原盤をグリッド構造体材料に押し当て、その状態で紫外線の照射や熱の付与を行い、グリッド構造体材料を硬化させることができる。これによって、ベース部２１及び凸条部２２を有するグリッド構造体２０を形成できる。
【0098】
【0099】
図１に示すように、反射膜３０は、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａ及び側面２２ｂの一部を覆い包むように形成される。そして、図１に示すように、反射膜３０は、グリッド構造体２０の凸条部２２の長手方向（Ｙ方向）に沿って延びるように形成される。これにより、反射膜３０は、偏光素子１に入射した光のうち凸条部２２の長手方向に平行な方向（反射軸方向：Ｙ方向）に電界成分をもつ光を反射することができる。
【0100】
反射膜３０を構成する材料は、使用帯域の光に対して反射性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ等の金属元素単体や、これら元素の１種以上を含む合金等の金属材料が挙げられる。
【0101】
なお、反射膜３０は、上記金属からなる単層膜でもあってもよいし、複数の金属膜からなる複層膜であってもよい。また、反射膜３０は、反射機能を有していれば、必要に応じて、誘電体膜等の他の層を含むことも可能である。誘電体膜は誘電体からなる薄膜である。誘電体膜の材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２等の一般的な材料を用いることができる。また、誘電体膜の屈折率は、１．０より大きく２．５以下とすることが好ましい。なお、反射膜３０の光学特性は、周囲の屈折率によっても影響を受けるため、誘電体膜の材料により偏光特性を制御してもよい。
【0102】
<２．４．凸条部と反射膜の特殊形状>
ここで、本実施形態に係る偏光素子１における、グリッド構造体２０の凸条部２２と反射膜３０の特殊な形状について詳述する。
ここで、本実施形態に係る偏光素子１における、グリッド構造体２０の凸条部２２と反射膜３０の特殊な形状について詳述する。
【0103】
本実施形態に係る偏光素子１では、図１及び図５に示すように、反射膜３０は、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａ及び少なくとも一方の側面２２ｂの上部側を覆い包み、かつ、凸条部２２の両側面２２ｂの下部側及びベース部２１を被覆しないように形成されている。なお、図１及び図５の例では、反射膜３０は、凸条部２２の両方の側面２２ｂの上部側を覆っているが、凸条部２２の一方の側面２２ｂのみの上部側を覆ってもよい。
【0104】
ここで、「反射膜３０が、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａ及び少なくとも一方の側面２２ｂの上部側を覆い包む状態」とは、例えば図１及び図５に示すように、「凸条部２２の先端２２ａ」、及び、「凸条部２２の先端２２ａとベース部２１とをつなぐ側面２２ｂの上部側」の双方を、反射膜３０により連続的に被覆しつつ、「当該側面２２ｂの下部側」及び「ベース部２１」を反射膜３０により被覆せずに露出させる状態である。この状態では、反射膜３０は、凸条部２２の側面２２ｂの全部（凸条部２２の先端２２ａからベース部２１までのすべての側面２２ｂ）を覆ってはいない。
【0105】
さらに、凸条部２２の先端２２ａ及び少なくとも一方の側面２２ｂの上部側（以下、「凸条部２２の頂部」と称する場合もある。）を覆い包む反射膜３０の表面は、丸みを有して湾曲した形状（例えば、縦長の略楕円状）を有し、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）に膨出している。このように、反射膜３０の表面は、丸く滑らかに湾曲した曲面形状となっており、角張ったコーナー部や段差部を有していない。このように凸条部２２の頂部を覆い包む反射膜３０の最大幅ＷＭＡＸは、凸条部２２の底部の幅ＷＢ以上である。さらに、ＷＭＡＸは、ＷＢよりも大きいことが好ましい。
【0106】
ここで、凸条部２２を覆い包む反射膜３０の最大幅ＷＭＡＸは、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）における反射膜３０の両側の最外表面の水平幅のうち、最大となる水平幅である。図１及び図５等に示すように、凸条部２２を覆い包む反射膜３０の両側の最外表面の水平幅（Ｘ方向の幅）は、当該反射膜３０の高さ位置（Ｚ方向の高さ）によって異なるが、これら水平幅のうちの最大値が、最大幅ＷＭＡＸである。換言すると、最大幅ＷＭＡＸは、反射膜３０の両側の厚みＤｓ×２と、凸条部２２の水平幅Ｗとの合計幅の最大値である。例えば、グリッド構造体２０に対して正面方向（Ｚ方向）から光が入射する場合（入射角度θ＝０°の場合）、ＷＭＡＸは、反射膜３０の実効的なグリッド幅に相当する。
【0107】
凸条部２２の底部の幅ＷＢは、図１及び図３に示すように、凸条部２２の最下部（ベース部２１の上面）から凸条部２２の高さＨの２０％上部の高さ位置（Ｚ方向の高さ）における凸条部２２の水平幅（Ｘ方向の幅）である。つまり、凸条部２２の底部の幅ＷＢは、ベース部２１の上面から上方に０．２×Ｈの高さの位置における、凸条部２２の水平幅である。
【0108】
また、凸条部２２の頂部の幅ＷＴは、図１及び図３に示すように、凸条部２２の先端２２ａから凸条部２２の高さＨの２０％下部の高さ位置（Ｚ方向の高さ）における凸条部２２の水平幅（Ｘ方向の幅）である。つまり、凸条部２２の頂部の幅ＷＴは、ベース部２１の上面から上方に０．８×Ｈの高さの位置（即ち、凸条部２２の先端２２ａから下方に０．２×Ｈの高さの位置）における、凸条部２２の水平幅である。
【0109】
なお、以下の説明では、凸条部２２と反射膜３０を合わせた凸構造体を「グリッド」と称し、凸条部２２と反射膜３０を合わせた凸構造体（即ち、グリッド）の高さを「グリッド高さ」と称する場合もある。また、凸条部２２を覆い包む反射膜３０の最大幅ＷＭＡＸを「グリッド最大幅ＷＭＡＸ」と称し、凸条部２２の底部の幅ＷＢを「グリッド底部幅ＷＢ」と称する場合もある。また、凸条部２２の頂部の幅ＷＴを「凸条部頂部幅ＷＴ」と称し、凸条部２２の高さ方向の中央位置の幅を「凸条部中央幅」と称する場合もある。
【0110】
このように、本実施形態では、凸条部２２の底部の幅ＷＢとして、凸条部２２の最下部（底部）から２０％上部の高さ位置における凸条部２２の水平幅を用い、凸条部２２の頂部の幅ＷＴとして、凸条部２２の先端２２ａから２０％下部の高さ位置における凸条部２２の水平幅を用いる。この理由は、ベース部２１の上面における凸条部２２の最下部の幅や、凸条部２２の先端２２ａの幅は、グリッド構造体２０の製造条件等により大きくばらつくので、これらの幅を緻密に測定することが困難だからである。
【0111】
以上説明したように、本実施形態に係るグリッド構造体２０では、先細り形状の凸条部２２と、当該凸条部２２の先端２２ａ及び側面２２ｂの上部側のみを覆い包む反射膜３０とが形成されている。そして、凸条部２２の側面２２ｂの下部側は反射膜３０で被覆されておらず、開放されている。
【0112】
この結果、湾曲した反射膜３０で覆い包まれた凸条部２２の断面形状（つまり、グリッドの断面形状）は、次のような特殊な断面形状を有する。即ち、図１及び図５等に示すように、反射膜３０が存在する凸条部２２の上部側の部分の水平幅（例えば、グリッド最大幅ＷＭＡＸ）が大きく、反射膜３０で覆われておらず露出した凸条部２２の中央部から底部側にかけての部分の水平幅（例えば、露出した凸条部２２の底部の幅ＷＢ）が小さくなっている。そして、凸条部２２と反射膜３０とで構成される凸構造体全体（即ち、「グリッド」）の断面形状は、湾曲した反射膜３０の下端部の直下の位置で、内側にくびれており、Ｘ方向の幅が狭くなったくびれ部を有する。このようなグリッドの特殊な断面形状は、樹木の形状に例えることができる。具体的には、丸く大きく広がった樹木の葉の部分が、凸条部２２の頂部を覆い包む反射膜３０の部分に相当し、当該樹木の幹の部分が、反射膜３０で覆われていない凸条部２２の下部側部分に相当し、当該樹木が生えている大地の部分がベース部２１に相当する。そこで、以下の説明では、上記のようなグリッド構造体２０の凸条部２２と反射膜３０とで構成されるグリッドの特殊な断面形状を、「特殊な樹木形状」と称する。
【0113】
本実施形態に係る偏光素子１のグリッド構造体２０のグリッドは、上記のような特殊な樹木形状を有する。これにより、例えば、後述する図３１に示すように、偏光素子１に対して斜め方向から入射光が入射した場合、実効的なグリッド幅ＷＡが小さくなり、ギャップ幅ＷＧが大きくなる。ここで、実効的なグリッド幅ＷＡは、斜入射光に対して垂直な方向の反射膜３０の幅である。ギャップ幅ＷＧは、相隣接する２つのグリッドの反射膜３０、３０間の隙間であって、斜入射光に対して垂直な方向の隙間の幅である。実効的なグリッド幅ＷＡが大きいほど、斜入射光は、反射膜３０で反射されやすく、透明な凸条部２２やベース部２１に到達しにくい。したがって、偏光素子１において斜入射光の透過率は低下する。一方、ギャップ幅ＷＧが大きいほど、斜入射光は、相隣接する２つの反射膜３０、３０の間をすり抜けて、透明な凸条部２２やベース部２１に到達しやすい。よって、斜入射光に対する透過率を上昇させることができる。
【0114】
ゆえに、本実施形態に係る偏光素子１のグリッドは、上記の特殊な樹木形状を有するので、斜入射光に対するギャップ幅ＷＧが大きくなり、斜入射光が丸い反射膜３０、３０の隙間をすり抜けて、透明なグリッド構造体２０に到達して、透過しやすい。したがって、斜入射光の透過軸透過率Ｔｐが高いので、斜入射光に対する透過性と、偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）が非常に優れる。さらに、反射膜３０による斜入射光の反射機能と、グリッド構造体２０による斜入射光の透過機能とをバランスよく実現でき、斜入射光に対する偏光分離特性をより一層向上できる。
【0115】
<２．５．反射膜の形成方法と具体例>
ここで、図５を参照して、反射膜３０を形成する方法について説明する。
ここで、図５を参照して、反射膜３０を形成する方法について説明する。
【0116】
反射膜３０がグリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａ及び両側面２２ｂの一部を覆うように、反射膜３０を形成する方法としては、図５に示すように、グリッド構造体２０の凸条部２２に対して斜め方向（成膜入射角度φ）から交互にスパッタリング又は蒸着を行うことで、反射膜３０を形成することが好ましい。これによって、反射膜３０を凸条部２２の先端２２ａ及び両側面２２ｂの上部側を覆い包むように形成することができる。なお、スパッタリング又は蒸着により反射膜３０を形成するための成膜入射角度φは、特に限定されないが、例えば、基板１０の表面に対して５～７０°程度とすることができる。
【0117】
このように、本実施形態では、透明材料からなるグリッド構造体２０を形成した後に、金属材料からなる反射膜３０をスパッタリング又は蒸着法により形成する。これにより、反射膜３０の成膜条件や材料、膜厚を、容易に変更することができる。また、反射膜３０が多層膜からなる場合にも、容易に対応することができる。このため、金属や半導体、誘電体を組み合わせることで干渉効果を利用した膜設計が可能となり、従来技術のようにエッチングによる反射膜３０を形成する際、エッチングできる材料構成などを考慮する必要がない。それにより、グリッド構造体２０に平行な偏光波の反射率を調整することや、グリッドに対して垂直な方向の偏光の透過率（透過量）を調整することも容易になる。加えて、グリッド構造体２０を形成した後で、反射膜３０を成膜することより、真空Ｄｒｙエッチング装置等の設備も必要なく、複雑なプロセスやエッチング材料に合わせたガスや除害装置などの安全装置などを揃える必要もない。よって、設備投資や保守などのランニングコストを削減でき、コストメリットも得ることができる。
【0118】
なお、図５に示す凸条部２２の先端２２ａを覆う反射膜３０の厚さＤｔや、凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さＤｓは、特に限定されず、グリッド構造体２０の凸条部２２の形状や、反射膜３０に要求される性能等に応じて適宜変更できる。例えば、より優れた反射性能を得る観点から、反射膜３０の厚さＤｔ、Ｄｓを、２～２００ｎｍとすることが好ましく、５～１５０ｎｍとすることがより好ましく、１０～１００ｎｍとすることがさらに好ましく、１５～８０ｎｍとすることが特に好ましい。なお、反射膜３０の厚さＤｓは、図５に示すように、凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０のうち最も厚い部分の厚さである。
【0119】
また、反射膜３０の形状は、上述した特殊な樹木形状を形成可能な形状であれば、特に限定されず、反射膜３０を形成するための装置の条件や、反射膜３０に要求される性能に応じて適宜選択できる。
【0120】
図６は、反射膜３０の形状の具体例を模式的に示す断面図である。図６に示すように、反射膜３０は、凸条部２２の頂部（先端２２ａ及び側面２２ｂの上部側）を包み込むように湾曲した形状であれば、種々の形状を有してよい。
【0121】
例えば、図６に示す反射膜３０Ａは、各種の断面形状の凸条部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの頂部を、丸く包み込むように被覆しており、凸条部２２の幅方向に大きく膨出した略楕円形を有する。また、反射膜３０Ｂは、略楔状の凸条部２２Ｄの頂部を包み込むように覆う湾曲形状を有する。また、反射膜３０Ｃは、台形状の凸条部２２Ａの頂部を包み込むように覆う湾曲形状を有する。これら反射膜３０Ｂ、３０Ｃによる凸条部２２の一方の側面２２ｂの被覆率Ｒｃと、他方の側面２２ｂの被覆率Ｒｃは、概ね同一である。
【0122】
また、反射膜３０Ｄは、略楔状の凸条部２２Ｄの頂部を包み込むように覆っているが、凸条部２２の一方の側面２２ｂ（図６に示す左側の側面２２ｂ）側に偏在している。具体的には、反射膜３０Ｄは、凸条部２２の左側の側面２２ｂの広い範囲を被覆しており、その被覆率Ｒｃは８０％程度である。一方、反射膜３０Ｄは、右側の側面２２ｂのうち上部側の狭い範囲しか被覆しておらず、その被覆率Ｒｃは２５％程度である。このように、凸条部２２の一方の側面２２ｂと他方の側面２２ｂとの間で、反射膜３０Ｄによる被覆率Ｒｃが相違してもよい。
【0123】
<２．６．反射膜による凸条部の被覆率Ｒｃの好適な範囲>
次に、本実施形態に係る反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃの好適な範囲について説明する。
次に、本実施形態に係る反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃの好適な範囲について説明する。
【0124】
被覆率Ｒｃは、２５％以上、８０％以下であることが好ましい。ここで、被覆率Ｒｃは、図１及び図５に示す凸条部２２の高さ（Ｈ）に対する、凸条部２２の側面２２ｂのうち反射膜３０により被覆された部分の高さ（Ｈｘ）の割合である。被覆率Ｒｃは、以下の式（１）で表される。
【0125】
Ｒｃ［％］＝（Ｈｘ／Ｈ）×１００ ・・・（１）
Ｈ ：凸条部２２のＺ方向の高さ
Ｈｘ：凸条部２２の側面２２ｂのうち反射膜３０により被覆された部分のＺ方向の高さ
Ｈ ：凸条部２２のＺ方向の高さ
Ｈｘ：凸条部２２の側面２２ｂのうち反射膜３０により被覆された部分のＺ方向の高さ
【0126】
また、開放率Ｒｒは、図１及び図５に示す凸条部２２の高さ（Ｈ）に対する、凸条部２２の側面２２ｂのうち反射膜３０により被覆されていない部分の高さ（Ｈ－Ｈｘ）の割合である。開放率Ｒｒは、以下の式（２）で表される。
【0127】
Ｒｒ［％］＝（（Ｈ－Ｈｘ）／Ｈ）×１００ ・・・（２）
【0128】
以上の定義からすると、Ｒｒ＝１００－Ｒｃである。よって、反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃが、２５％以上、８０％以下である場合、反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの開放率Ｒｒは、２０％以上、７５％以下になる。
【0129】
以上のように、本実施形態に係る偏光素子１では、反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃが２５％以上、８０％以下（つまり、開放率Ｒｒが２０％以上、７５％以下）であることが好ましい。詳細には、本実施形態では、反射膜３０が、凸条部２２の先端２２ａ及び両側面２２ｂの上部側を被覆し、両側面２２ｂの下部側を被覆せずに開放するように形成される。そして、被覆率Ｒｃは、２５％以上、８０％以下であることが好ましく、３０％以上、７０％以下であることがより好ましく、４０％以上、５０％以下であることがより一層好ましい。
【0130】
かかる構成により、本実施形態に係る偏光素子１は、大きな入射角度θ（例えば４５～６０°）の斜入射光に対しても、十分な透過性を発揮することができる。例えば、偏光素子１により斜入射光をＳ偏光（反射光）とＰ偏光（透過光）に分離するとき、斜入射光の入射角度θに関わらず、偏光素子１を透過するＰ偏光（透過光）の透過率Ｔｐを高い値に維持することができる。また、被覆率Ｒｃを２５％以上、８０％以下にすることにより、透過軸反射率（Ｔｓ）に対する透過軸透過率（Ｔｐ）の比であるコントラスト（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）を良好なレベルで維持しつつ、入射角度θに依存することなく、上述した反射膜３０による反射作用をより確実に発揮できる。したがって、斜入射光の入射角度θに関わらず、透過光の高い透過性を確保し、偏光分離特性を向上することができる。
【0131】
これに対し、比較例として、反射膜３０が、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａのみを覆うように形成される場合や、凸条部２２の先端２２ａ及び片側の側面２２ｂの全体を覆うように形成される場合（例えば図１８参照。）には、斜入射光の入射角度θに依存して透過率Ｔｐのバラツキが大きくなり、大きな入射角度θの斜入射光に対しても十分な透過性を得ることができないと考えられる。また、比較例として、反射膜３０が、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａ及び両側面２２ｂの全てを覆う場合（被覆率Ｒｃが１００％である場合）には、斜入射光の入射角度θが大きくなると、透過性が大幅に低下する。
【0132】
よって、斜入射光の入射角度θに依存せずに、透過光の透過性や偏光分離特性を向上する観点からは、本実施形態に係る偏光素子１のように、反射膜３０により凸条部２２の先端２２ａ及び少なくとも一方の側面２２ｂの一部（側面２２ｂの上部側）を被覆することが好ましい。
【0133】
さらに、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓ特性の観点から、本実施形態に係る偏光素子１において、反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃが、２５％以上、８０％以下であることが好ましい（例えば図２７参照。）。
【0134】
被覆率Ｒｃが２５％未満である場合には、偏光素子１を透過するＰ偏光の透過軸透過率Ｔｐが低下し、入射角度θに依存して透過率Ｔｐにバラツキが生じ、十分に高いＴｐ×Ｒｓの値も得られない。このため、大きな入射角度θの斜入射光に対して、透過光の十分な透過性と、Ｔｐ×Ｒｓで表される偏光分離特性を得ることができない。一方、被覆率Ｒｃが８０％超である場合（例えば図２０参照。）には、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａ及び両側面２２ｂの全てを覆う場合と同様に、斜入射光の入射角度θが大きくなるほど（例えば４５～６０°）、透過軸透過率Ｔｐが低下するため、入射角度θに依存して透過率Ｔｐにバラツキが大きくなってしまう。
【0135】
したがって、反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃは、２５％以上、８０％以下であることが好ましい（例えば図２７参照。）。これにより、偏光素子１に対して、例えば４５°の入射角度θで斜め方向から光が入射する場合に、偏光素子１を透過する第２の偏光（Ｐ偏光）の透過軸透過率Ｔｐを７５％以上にすることができる。この結果、Ｔｐ×Ｒｓを７０％以上にすることができる。よって、大きな入射角度θで広い範囲の斜入射光が入射する場合でも、偏光素子１の透過軸方向の第２の偏光（Ｐ偏光）の透過性を高めて、偏光素子１の偏光分離特性を向上でき、偏光素子１により斜入射光を第１の偏光（Ｓ偏光）と第２の偏光（Ｐ偏光）とに好適に分離できる。
【0136】
同様の観点から、被覆率Ｒｃは、３０％以上、７０％以下（つまり、開放率Ｒｒは３０％以上、７０％以下）であることがより好ましい。これにより、上記の斜入射条件の場合で、８０％以上の高い透過率Ｔｐが得られ、７２％以上の高いＴｐ×Ｒｓを得ることができる。また、被覆率Ｒｃは、３０％以上、６０％以下（つまり、開放率Ｒｒは４０％以上、７０％以下）であることがより好ましい。これにより、上記の斜入射条件の場合で、８３％以上の高い透過率Ｔｐが得られ、７５％以上の高いＴｐ×Ｒｓを得ることができる。さらに、被覆率Ｒｃは、４０％以上、５０％以下（つまり、開放率Ｒｒは５０％以上、６０％以下）であることが、より一層好ましい。これにより、上記の斜入射条件の場合で、８５％以上の非常に高い透過率Ｔｐが得られ、７７％以上の非常に高いＴｐ×Ｒｓを得ることができる。
【0137】
また、反射軸反射率Ｒｓに関しては、被覆率Ｒｃが２０％以上であることが好ましい。これにより、上記の斜入射条件の場合で、８５％以上の高い反射率Ｒｓが得られる。
【0138】
また、透過光のコントラストＣＲ（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）に関しては、被覆率Ｒｃが２０％以上であれば、十分なコントラストＣＲが得られる。被覆率Ｒｃが高いほど、高いコントラストＣＲが得られる。
【0139】
<２．７．Ｔｐ×Ｒｓの好適な範囲>
次に、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の偏光分離特性を表す指標である「Ｔｐ×Ｒｓ」の好適な範囲について説明する。
次に、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の偏光分離特性を表す指標である「Ｔｐ×Ｒｓ」の好適な範囲について説明する。
【0140】
Ｔｐ×Ｒｓ［％］は、透過軸透過率（Ｔｐ）と反射軸反射率（Ｒｓ）との積を百分率で表したものである。このＴｐ×Ｒｓは、ワイヤグリッド偏光素子１の偏光分離特性を表す指標となる。
Ｔｐ×Ｒｓ［％］＝（Ｔｐ［％］／１００）×（Ｒｓ［％］／１００）×１００
Ｔｐ×Ｒｓ［％］＝（Ｔｐ［％］／１００）×（Ｒｓ［％］／１００）×１００
【0141】
なお、上述したように、透過軸透過率（Ｔｐ）は、偏光素子１の透過軸（Ｘ方向）に平行な電界成分を有する第２の偏光（Ｐ偏光）の透過率である。反射軸反射率（Ｒｓ）は、偏光素子１の反射軸（Ｙ方向）に平行な電界成分を有する第１の偏光（Ｓ偏光）の反射率である。
【0142】
本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして使用して、入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する場合（図１５～図１７参照。）、偏光素子１は、光源からの入射光に対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾斜して配置される。例えば、光源からの入射光が偏光素子１に対して斜め４５°程度の入射角度θで入射すると、当該入射光は、偏光素子１により第１の偏光（Ｓ偏光：反射光）と第２の偏光（Ｐ偏光：透過光）とに分離される。Ｓ偏光は、入射光のうち、グリッド構造体２０の凸条部２２の長手方向（図２に示す反射軸方向：Ｙ方向）に対して平行な方向の電界成分を有する光である。一方、Ｐ偏光は、入射光のうち、グリッド構造体２０の凸条部２２の幅方向（図２に示す透過軸方向：Ｘ方向）に対して平行な方向の電界成分を有する光である。
【0143】
反射軸方向のＳ偏光は主に、偏光素子１の反射膜３０により反射する反射光となる。このときのＳ偏光の反射率［％］が、反射軸反射率（Ｒｓ）である。反射軸反射率（Ｒｓ）は、偏光素子１に入射するＳ偏光のうち、偏光素子１で反射するＳ偏光の割合を表す。なお、反射軸透過率（Ｒｐ）は、偏光素子１に入射するＳ偏光のうち、偏光素子１を透過するＳ偏光の割合を表す。
【0144】
一方、透過軸方向のＰ偏光は主に、偏光素子１の透明なグリッド構造体２０及び基板１０を透過する透過光となる。このときのＰ偏光の透過率［％］が、透過軸透過率（Ｔｐ）である。透過軸透過率（Ｔｐ）は、偏光素子１に入射するＰ偏光のうち、偏光素子１を透過するＰ偏光の割合を表す。なお、透過軸反射率（Ｔｓ）は、偏光素子１に入射するＰ偏光のうち、偏光素子１で反射するＰ偏光の割合を表す。
【0145】
したがって、透過軸透過率Ｔｐが高い方が、透過軸方向のＰ偏光を効率的に透過できることを意味する。また、反射軸反射率Ｒｓが高い方が、反射軸方向のＳ偏光を効率的に反射できることを意味する。よって、ＴｐとＲｓの積であるＴｐ×Ｒｓ値が高い方が、Ｐ偏光（透過光）の透過性及びＳ偏光（反射光）の反射性の双方が高く、偏光ビームスプリッタとしての偏光分離特性に優れることになる。
【0146】
ここで、本実施形態に係るＴｐ×Ｒｓの値の好適な範囲について説明する。本実施形態に係る偏光素子１に対して、所定の入射角度θ（例えば４５°）で斜め方向から、所定範囲の波長（例えば４３０～６８０ｎｍ）の光を入射し、Ｐ偏光（透過光）とＳ偏光（反射光）に分離する場合を考える。このような斜入射条件の場合、偏光素子１の良好な偏光分離特性の観点からは、Ｔｐ×Ｒｓは、７０％以上であることが好ましい。
【0147】
Ｔｐ×Ｒｓが７０％未満であると、偏光素子が適用される表示デバイスにおいて、光の利用効率が悪く、表示画像の明るさが不足し、視認性が劣る。これに対し、Ｔｐ×Ｒｓが７０％以上であれば、偏光素子１が適用される表示デバイスにおいて光の利用効率を高めて、表示画像の十分な明るさを確保でき、視認性を向上できる。
【0148】
さらに、Ｔｐ×Ｒｓが、７２％以上であることがより好ましく、７５％以上であることがより一層好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。これにより、上記のような光の利用効率と、表示画像の明るさと視認性をさらに向上できる。
【0149】
<２．８．凸条部の高さＨの好適な範囲>
本実施形態に係る偏光素子１に対して、比較的大きい入射角度θ（例えば４５°）で入射光が入射される場合、グリッド構造体２０の凸条部２２の高さＨ（図１、図３等参照）は、１６０ｎｍ以上であることが好ましく、１８０ｎｍ以上であることがより好ましく、２２０ｎｍ以上であることが特に好ましい（図２４参照。）。これにより、高い透過軸透過率Ｔｐと、優れたＴｐ×Ｒｓ特性と、透過光の高いコントラストＣＲが得られる。
本実施形態に係る偏光素子１に対して、比較的大きい入射角度θ（例えば４５°）で入射光が入射される場合、グリッド構造体２０の凸条部２２の高さＨ（図１、図３等参照）は、１６０ｎｍ以上であることが好ましく、１８０ｎｍ以上であることがより好ましく、２２０ｎｍ以上であることが特に好ましい（図２４参照。）。これにより、高い透過軸透過率Ｔｐと、優れたＴｐ×Ｒｓ特性と、透過光の高いコントラストＣＲが得られる。
【0150】
具体的には、透過率に関しては、凸条部２２の高さＨが１６０ｎｍ以上であれば、斜入射光の透過軸透過率Ｔｐが８０％以上になり、高い透過率が得られる。さらに、Ｈが１８０ｎｍ以上であれば、８５％以上のＴｐが得られるので、より好ましい。加えて、Ｈが２２０ｎｍ以上であれば、８７％以上のＴｐが得られるので、特に好ましい。
【0151】
また、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓ特性に関しては、凸条部２２の高さＨが１６０ｎｍ以上であれば、７０％以上の優れたＴｐ×Ｒｓが得られる。さらに、Ｈが１８０ｎｍ以上であれば、７５％以上のＴｐ×Ｒｓが得られるので、より好ましい。加えて、Ｈが２２０ｎｍ以上であれば、７７％以上のＴｐ×Ｒｓが得られるので、特に好ましい。
【0152】
また、透過光のコントラストＣＲ（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）に関しては、凸条部２２の高さＨは１００ｎｍ以上であればよいが、Ｈが１６０ｎｍ以上であれば、１５０以上の優れたコントラストＣＲが得られる。さらに、Ｈが１８０ｎｍ以上であれば、２５０以上の優れたＣＲが得られるので、より好ましい。加えて、Ｈが２２０ｎｍ以上であれば、５００以上の優れたＣＲが得られるので、特に好ましい。
【0153】
以上のように、偏光素子１の各種の特性（Ｔｐ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲ）、特にＴｐを良好にするためには、凸条部２２の高さＨは、より大きい方が好ましいことが分かる。この理由は、次のとおりであると考えられる。即ち、スパッタリング又は蒸着等により凸条部２２上に反射膜３０を成膜するときの成膜入射角度φ（図５参照。）が同一である場合、凸条部２２の高さＨが低くなるほど、反射膜３０による被覆率Ｒｃが大きくなる。被覆率Ｒｃが大きくなると、反射膜３０により被覆される凸条部２２の範囲が広くなるため、Ｐ偏光がグリッド構造体２０を透過しにくくなり、透過率Ｔｐが低下する。したがって、成膜入射角度φが同一であるという条件下では、凸条部２２の高さＨをより大きくすることによって、被覆率Ｒｃを小さくして、透過率Ｔｐを上昇させることが好ましいといえる。
【0154】
<２．９．機能膜（反射膜）の先端厚さＤｔの好適な範囲>
本実施形態に係る偏光素子１に対して、比較的大きい入射角度θ（例えば４５°）で入射光が入射される場合、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａを覆う反射膜３０の厚さＤｔ（反射膜３０の先端厚さＤｔ：図５参照。）は、５ｎｍ以上であることが好ましく、１５ｎｍ以上であることがより好ましい（例えば図２５参照。）。
本実施形態に係る偏光素子１に対して、比較的大きい入射角度θ（例えば４５°）で入射光が入射される場合、グリッド構造体２０の凸条部２２の先端２２ａを覆う反射膜３０の厚さＤｔ（反射膜３０の先端厚さＤｔ：図５参照。）は、５ｎｍ以上であることが好ましく、１５ｎｍ以上であることがより好ましい（例えば図２５参照。）。
【0155】
反射膜３０の先端厚さＤｔが５ｎｍ以上であれば、斜入射光の反射軸反射率Ｒｓ及び透過軸透過率Ｔｐの双方が８５％以上になり、高い透過率が得られる。さらに、Ｔｐ特性、及び偏光ビームスプリッタとして求められるＴｐ×Ｒｓ特性を考慮した場合、Ｄｔは１５ｎｍ以上であることがより好ましい。
【0156】
<２．１０．機能膜（反射膜）の側面厚さＤｓの好適な範囲>
また、グリッド構造体２０の凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さＤｓ（反射膜３０の側面厚さＤｓ：図５参照。）は、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であることが好ましく、１２．５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であることがより好ましく、１５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であることが特に好ましい（例えば図２６参照。）。これにより、高い透過軸透過率Ｔｐと、優れたＴｐ×Ｒｓ特性と、透過光の高いコントラストＣＲが得られる。
また、グリッド構造体２０の凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さＤｓ（反射膜３０の側面厚さＤｓ：図５参照。）は、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であることが好ましく、１２．５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であることがより好ましく、１５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であることが特に好ましい（例えば図２６参照。）。これにより、高い透過軸透過率Ｔｐと、優れたＴｐ×Ｒｓ特性と、透過光の高いコントラストＣＲが得られる。
【0157】
具体的には、透過率に関しては、反射膜３０の側面厚さＤｓが１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であれば、斜入射光の透過軸透過率Ｔｐが８０％以上になり、高い透過率が得られる。さらに、Ｄｓが１２．５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であれば、８５％以上のＴｐが得られるので、より好ましい。
【0158】
また、反射率に関しては、反射膜３０の側面厚さＤｓが１０ｎｍ以上であれば、斜入射光の反射軸反射率Ｒｓが８０％以上になり、高い反射率が得られる。さらに、Ｄｓが１２．５ｎｍ以上であれば、８５％以上のＲｓが得られるので、より好ましい。
【0159】
また、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓ特性に関しては、反射膜３０の側面厚さＤｓが１２．５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であれば、７０％以上の優れたＴｐ×Ｒｓが得られる。さらに、Ｄｓが１５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であれば、７６％以上のＴｐ×Ｒｓが得られるので、より好ましい。
【0160】
また、透過光のコントラストＣＲ（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）に関しては、反射膜３０の側面厚さＤｓは１０ｎｍ以上であればよいが、Ｄｓが１２．５ｎｍ以上であれば、５０以上の優れたコントラストＣＲが得られる。さらに、Ｄｓが１５ｎｍ以上であれば、１００以上のＣＲが得られるので、より好ましい。
【0161】
<２．１１．反射膜の偏在>
また、本実施形態に係る偏光素子１では、凸条部２２を覆う反射膜３０を、凸条部２２の片側に偏在させて、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）に左右非対称な形状にしてもよい（例えば図２９参照。）。具体的には、凸条部２２の一方の側面２２ｂと他方の側面２２ｂとの間で、反射膜３０の側面厚さＤｓや被覆率Ｒｃなどを変えて、反射膜３０を凸条部２２の一方の側面２２ｂに偏在させてもよい。つまり、反射膜３０は、凸条部２２の一方の側面２２ｂを厚く、広く被覆し、他方の側面２２ｂを薄く、狭く被覆するようにしてもよい。
また、本実施形態に係る偏光素子１では、凸条部２２を覆う反射膜３０を、凸条部２２の片側に偏在させて、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）に左右非対称な形状にしてもよい（例えば図２９参照。）。具体的には、凸条部２２の一方の側面２２ｂと他方の側面２２ｂとの間で、反射膜３０の側面厚さＤｓや被覆率Ｒｃなどを変えて、反射膜３０を凸条部２２の一方の側面２２ｂに偏在させてもよい。つまり、反射膜３０は、凸条部２２の一方の側面２２ｂを厚く、広く被覆し、他方の側面２２ｂを薄く、狭く被覆するようにしてもよい。
【0162】
このように反射膜３０を凸条部２２の片側に偏在させる場合、偏光素子１に対する入射角度が＋θ（＋３０°～＋６０°）である入射光の透過軸透過率Ｔｐ（＋）と、入射角度が－θ（－３０°～－６０°）である入射光の透過軸透過率Ｔｐ（－）との差が、３％以内であることが好ましい。そして、当該Ｔｐ（＋）とＴｐ（－）との差が３％以内となるように、凸条部２２の一方の側面２２ｂと他方の側面２２ｂをそれぞれ被覆する反射膜３０の厚さＤｓや被覆率Ｒｃを調整して、反射膜３０を凸条部２２の片側に適切に偏在させることが好ましい。
【0163】
なお、入射角度が＋θであるとは、凸条部２２に対してＸ方向（凸条部２２の幅方向）の一側に傾斜した方向から斜入射光を入射することを意味する。一方、入射角度が－θであるとは、凸条部２２に対してＸ方向の他側に傾斜した方向から斜入射光を入射することを意味する（例えば図２９参照。）。
【0164】
以上のように、反射膜３０を凸条部２２の片側に偏在させる場合、Ｔｐ（＋）とＴｐ（－）との差を３％以内にすることが好ましい。これにより、反射膜３０を凸条部２２の片側に偏在させる場合であっても、高い透過軸透過率Ｔｐと、優れたＴｐ×Ｒｓ特性と、透過光の高いコントラストＣＲが得られる。
【0165】
具体的には、透過率に関しては、反射膜３０を片側に偏在させる場合であっても、入射角度θが＋４５°及び－４５°の斜入射光の透過軸透過率Ｔｐが８５％以上になり、高い透過率が得られる。
【0166】
また、反射率に関しては、反射膜３０を片側に偏在させる場合であっても、入射角度θが＋４５°及び－４５°の斜入射光の反射軸反射率Ｒｓが８５％以上になり、高い反射率が得られる。
【0167】
また、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓ特性に関しては、反射膜３０を片側に偏在させる場合であっても、入射角度θが４５°の斜入射光のＴｐ×Ｒｓが７５％以上となり、優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られる。
【0168】
また、透過光のコントラストＣＲ（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）に関しては、反射膜３０を片側に偏在させる場合であっても、優れたコントラストＣＲが得られる。さらに、コントラストを向上させる観点からは、凸条部２２の一方の側面２２ｂと他方の側面２２ｂをそれぞれ覆う反射膜３０の厚さＤｓのうち、薄い方の厚さＤｓが５ｎｍ以上（その被覆率Ｒｃが２２％以上）であることが好ましく、当該薄い方の反射膜３０の厚さＤｓが１０ｎｍ以上（その被覆率Ｒｃが３３％以上）であることがより好ましい。
【0169】
<２．１２．その他の構成要素>
本実施形態に係る偏光素子１は、上述した基板１０、グリッド構造体２０及び反射膜３０以外の構成要素を、さらに備えることもできる。
本実施形態に係る偏光素子１は、上述した基板１０、グリッド構造体２０及び反射膜３０以外の構成要素を、さらに備えることもできる。
【0170】
例えば、図７に示すように、偏光素子１は、少なくとも反射膜３０の表面を覆うように形成された保護膜４０をさらに備えることが好ましい。詳細には、図７に示すように、保護膜４０は、グリッド構造体２０の表面全体を覆うことがより好ましい。すなわち、保護膜４０は、グリッド構造体２０の凸条部２２の側面２２ｂ及びベース部２１の表面と、反射膜３０の表面とを全て覆うように形成されることがより好ましい。かかる保護膜４０を形成することで、偏光素子１の耐擦傷性や防汚性、防水性をより高めることができる。
【0171】
また、保護膜４０は、さらに、撥水性コーティング又は撥油性コーティングを含むことがより好ましい。これにより、偏光素子１の防汚性及び防水性をより高めることができる。
【0172】
保護膜４０を構成する材料は、偏光素子１の耐擦傷性や防汚性、防水性を高めることができるものであれば、特に限定されない。保護膜４０を構成する材料としては、例えば、誘電材料からなる膜が挙げられ、より具体的には、無機酸化物、シラン系撥水材料等が挙げられる。無機酸化物としては、Ｓｉ酸化物、Ｈｆ酸化物等が挙げられる。シラン系撥水材料は、パーフルオロデシルトリエトキシシラン（ＦＤＴＳ）等のフッ素系シラン化合物を含有するものであってもよく、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等の非フッ素系シラン化合物を含有するものであってもよい。
【0173】
これらの材料の中でも、無機酸化物及びフッ素系撥水材料の少なくとも一方を含むことがより好ましい。保護膜４０が、無機酸化物を含むことで、偏光素子の耐疵付き性をより高めることができ、フッ素系撥水材料を含むことで、偏光素子の防汚性及び防水性をより高めることができる。
【0174】
なお、保護膜４０は、少なくとも反射膜３０の表面を覆うように形成されればよいが、図７に示すように、グリッド構造体２０及び反射膜３０の表面全体を覆うように形成されることがより好ましい。この場合、例えば、図７の上側の図に示すように、保護膜４０は、グリッド構造体２０の端面（ベース部２１の端面）を覆ってもよいし、あるいは、図７の下側の図に示すように、保護膜４０は、グリッド構造体２０の端面（ベース部２１の端面）を覆わなくてもよい。また、図８に示すように、保護膜４０は、グリッド構造体２０及び反射膜３０の表面に加えて、基板１０の表面も含めて、偏光素子１の全体を覆うように形成されることもできる。このように、グリッド構造体２０又は偏光素子１の最外表面を無機酸化物からなる保護膜４０で覆うことにより、偏光素子１全体の熱抵抗Ｒをさらに低減できるので、偏光素子１の放熱性がさらに向上する。
【0175】
さらに、本実施形態に係る偏光素子１は、図９に示すように、基板１０の周囲を取り囲むように、放熱部材５０が設けられることが好ましい。この放熱部材５０により、基板１０から伝達される熱を、より効率的に放出することができる。ここで、放熱部材５０は、放熱効果が高い部材であれば、特に限定されない。放熱部材５０は、例えば、放熱器、ヒートシンク、ヒートスプレッダ、ダイパッド、ヒートパイプ、金属カバー又は筐体等であってよい。
【0176】
<２．１３．実際のグリッド構造体の画像>
次に、図１０を参照して、本実施形態に係る偏光素子１を実際に作製し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて拡大撮影した例について説明する。図１０Ａは、反射膜３０により被覆される前のグリッド構造体２０を、斜め方向から見たＳＥＭ画像である。図１０Ｂは、反射膜３０により被覆される前のグリッド構造体２０の凸条部２２の断面を示すＳＥＭ画像である。図１０Ｃは、反射膜３０により被覆されたグリッド構造体２０の凸条部２２の断面を示すＳＥＭ画像である。
次に、図１０を参照して、本実施形態に係る偏光素子１を実際に作製し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて拡大撮影した例について説明する。図１０Ａは、反射膜３０により被覆される前のグリッド構造体２０を、斜め方向から見たＳＥＭ画像である。図１０Ｂは、反射膜３０により被覆される前のグリッド構造体２０の凸条部２２の断面を示すＳＥＭ画像である。図１０Ｃは、反射膜３０により被覆されたグリッド構造体２０の凸条部２２の断面を示すＳＥＭ画像である。
【0177】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、グリッド構造体２０には、基板１０の表面に沿って設けられたベース部２１と、ベース部２１から突出した凸条部２２が形成されている。複数の凸条部２２は、ほぼ等しいピッチＰで配列されている。各々の凸条部２２は、ベース部２１から離れるにつれて幅が細くなる先細り形状を有している。凸条部２２の頂部の幅ＷＴは、凸条部２２の底部の幅ＷＢよりも狭い。ピッチＰは、凸条部２２の底部の幅ＷＢよりも十分に大きい。凸条部２２の高さＨは、ピッチＰよりも大きい。図１０の例では、Ｐ＝１４０ｎｍ、ＷＴ＝１０ｎｍ、ＷＢ＝３０ｎｍ、Ｈ＝２２０ｎｍである。また、図１０Ｃに示すように、凸条部２２の先端２２ａ及び両側面２２ｂを覆い包むように反射膜３０が形成されている。反射膜３０の外側表面は、丸みを有して湾曲しており、凸条部２２の幅方向に膨出している。
【0178】
<３．偏光素子の製造方法>
次に、図１１を参照して、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の製造方法について説明する。図１１は、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の製造方法を示す工程図である。
次に、図１１を参照して、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の製造方法について説明する。図１１は、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の製造方法を示す工程図である。
【0179】
上述したように、本実施形態に係る偏光素子１は、無機材料（基板１０）と有機材料（グリッド構造体２０）とからなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１である。以下では、当該ハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１の製造方法について説明する。
【0180】
図１１に示すように、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の製造方法は、グリッド構造体材料形成工程（Ｓ１０）と、ナノインプリント工程（Ｓ１２）と、グリッド構造体形成工程（Ｓ１４）と、反射膜形成工程（Ｓ１６）とを含む。
【0181】
グリッド構造体材料形成工程（Ｓ１０）
まず、Ｓ１０では、透明な無機材料（例えばガラス）からなる基板１０上に、透明な有機材料（例えば、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂）からなるグリッド構造体材料２３を、塗布等により積層する。なお、基板１０の無機材料としては、上述した各種の材料を用いることができる。また、グリッド構造体２０の有機材料としては、上述した各種の材料を用いることができる。さらに、グリッド構造体材料２３の膜厚は、Ｓ２０のナノインプリントによって形成されるグリッド構造体２０のベース部２１及び凸条部２２の寸法に応じて適宜調整すればよい。
まず、Ｓ１０では、透明な無機材料（例えばガラス）からなる基板１０上に、透明な有機材料（例えば、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂）からなるグリッド構造体材料２３を、塗布等により積層する。なお、基板１０の無機材料としては、上述した各種の材料を用いることができる。また、グリッド構造体２０の有機材料としては、上述した各種の材料を用いることができる。さらに、グリッド構造体材料２３の膜厚は、Ｓ２０のナノインプリントによって形成されるグリッド構造体２０のベース部２１及び凸条部２２の寸法に応じて適宜調整すればよい。
【0182】
ナノインプリント工程（Ｓ１２）及びグリッド構造体形成工程（Ｓ１４）
次いで、Ｓ１２にて、グリッド構造体材料２３にナノインプリントを施すことによって、Ｓ１４にて、基板１０上にグリッド構造体２０を形成する。グリッド構造体２０は、基板１０上に設けられるベース部２１と、ベース部２１から突出する複数の凸条部２２とが一体形成された微細凹凸構造体である。微細凹凸構造体は、例えば数ｎｍ～数十ｎｍオーダーの微細な凸部と凹部を有する構造体である。
次いで、Ｓ１２にて、グリッド構造体材料２３にナノインプリントを施すことによって、Ｓ１４にて、基板１０上にグリッド構造体２０を形成する。グリッド構造体２０は、基板１０上に設けられるベース部２１と、ベース部２１から突出する複数の凸条部２２とが一体形成された微細凹凸構造体である。微細凹凸構造体は、例えば数ｎｍ～数十ｎｍオーダーの微細な凸部と凹部を有する構造体である。
【0183】
Ｓ１２のナノインプリント工程では、当該グリッド構造体２０の微細凹凸形状の反転形状が形成された原盤６０を用いて、グリッド構造体材料２３の表面に当該原盤６０の微細凹凸形状を転写する（Ｓ１２）。これにより、グリッド構造体材料２３に、上記ベース部２１、凸条部２２及び凹部２４からなる凹凸パターンが形成される。さらに、ナノインプリント工程では、上記凹凸パターンの転写とともに、グリッド構造体材料２３に対して、エネルギー線を照射することによって、凹凸パターンが転写されたグリッド構造体材料２３を硬化させて、グリッド構造体２０を形成する（Ｓ１４）。例えば、グリッド構造体材料２３が紫外線硬化性樹脂からなる場合は、紫外線照射装置６６を用いて、グリッド構造体材料２３に対して紫外線を照射することによって、凹凸パターンが転写された紫外線硬化性樹脂を硬化させてもよい。あるいは、グリッド構造体材料２３が熱硬化性樹脂からなる場合は、ヒーター等の加熱装置６８を用いて、グリッド構造体材料２３を加熱することによって、凹凸パターンが転写された熱硬化性樹脂を硬化させてもよい
【0184】
上記の工程Ｓ１２及びＳ１４では、グリッド構造体２０の凸条部２２として、ベース部２１から離れるにつれて幅が狭くなる先細り形状を有する凸条部２２を形成する。図１１の例の凸条部２２は、台形状（テーパー形状）であるが、図３に示したように他の各種の先細り形状であってもよい。
【0185】
このように、本実施形態では、ナノインプリント工程Ｓ１２にて、先細り形状を有する凸条部２２をインプリントするため、原盤６０をグリッド構造体材料２３から容易に剥離することができ、型抜け性に優れる。また、グリッド構造体２０の凸条部２２を、型崩れさせることなく、所望形状に正確に成形できる。
【0186】
反射膜形成工程（Ｓ１６）
次いで、Ｓ１６では、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料を用いて、グリッド構造体２０の凸条部２２の一部を被覆する反射膜３０を形成する。反射膜３０は、偏光素子１に所定の機能を付与する機能膜の一例である。反射膜３０は、偏光素子１のグリッド構造体２０に入射される入射光を反射するための金属薄膜（金属細線のグリッド）である。
次いで、Ｓ１６では、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料を用いて、グリッド構造体２０の凸条部２２の一部を被覆する反射膜３０を形成する。反射膜３０は、偏光素子１に所定の機能を付与する機能膜の一例である。反射膜３０は、偏光素子１のグリッド構造体２０に入射される入射光を反射するための金属薄膜（金属細線のグリッド）である。
【0187】
この反射膜形成工程Ｓ１６では、次のように反射膜３０を形成する。即ち、反射膜３０が、凸条部２２の先端２２ａ及び少なくとも一方の側面２２ｂの上部側を覆い包み、かつ、凸条部２２の両側面２２ｂの下部側及びベース部２１を被覆しないように、反射膜３０を形成する。さらに、凸条部２２を覆い包む反射膜３０の表面が、丸みを有して凸条部２２の幅方向に膨出するように、反射膜３０を形成する。加えて、凸条部２２を覆い包む反射膜３０の最大幅ＷＭＡＸ（グリッド最大幅ＷＭＡＸ）が、前述の凸条部の底部の幅ＷＢ（グリッド底部幅ＷＢ）以上になるように、反射膜３０を形成する。
【0188】
このような反射膜３０の形成方法としては、例えば、図５に示したように、スパッタリング又は蒸着法を用いることができる。グリッド構造体２０の凸条部２２に対して斜めの方向から交互に、金属材料をスパッタリング又は蒸着して、反射膜３０を成膜する。これにより、凸条部２２の頂部を丸く覆い包むように、所望形状の反射膜３０を好適に形成することができる。
【0189】
このようにして反射膜３０を形成することにより、グリッド構造体２０の凸条部２２と反射膜３０は、上述した特殊な樹木形状を有するようになる。これにより、前述したように、比較的大きくかつ広い範囲の入射角度θ（例えば３０～６０°）で、光が偏光素子１に斜め方向から入射する場合であっても、当該斜入射光に含まれるＰ偏光の透過軸透過率Ｔｐを高い値に維持でき、Ｐ偏光（透過光）の透過性を確保できる。よって、Ｔｐ×Ｒｓの値を高い値（例えば７０％以上）に維持できるので、斜入射光に対する偏光素子１の偏光分離特性を向上できる。
【0190】
なお、本実施形態に係る偏光素子１の製造方法は、図１１に示す反射膜形成工程Ｓ１６の後に、必要に応じて、偏光素子１の表面を被覆する保護膜４０を形成する工程（保護膜形成工程）を含んでもよい。保護膜４０は、グリッド構造体２０及び反射膜３０の表面全体を覆うように形成することが好ましい。保護膜４０の材料としては、上述した各種の材料を用いることができる。
【0191】
以上、本実施形態に係る偏光素子１の製造方法について説明した。上述した工程を経ることによって、偏光素子１の製造コストの高騰や製造の煩雑さを招くことなく、偏光特性及び放熱性に優れた偏光素子１を製造できる。
【0192】
ここで、本実施形態に係る製造方法と比較するために、図１２を参照して、従来のワイヤグリッド偏光素子の製造方法について簡単に説明する。
【0193】
図１２に示すように、従来のワイヤグリッド偏光素子の製造方法では、まず、凸グリット形状を作製するために、基板１０上に金属膜８０を成膜する（Ｓ２０）。このＳ２０では、ガラス等の無機材料からなる基板１０に、使用帯域の光を反射する材料等からなる反射膜、例えばアルミニウム等の金属膜８０をスパッタ又は蒸着などを使用して成膜する。
【0194】
次いで、フォトリソグラフィ技術を用い、金属膜８０上にレジストマスク７０をパターニングする（Ｓ２２）。その後、真空ドライエッチング装置等によって、金属膜８０にエッチングを施すことで、金属膜８０からなる凸形状を形成する（Ｓ２４）。例えばこの時に、レジストマスク７０と金属膜８０とのエッチング選択比が取れない場合には、金属膜８０上にＳｉＯ２等の酸化膜をスパッタなどでさらに成膜し、この上にフォトリソグラフィ技術によってレジストマスク７０を形成する。その後、レジストマスク７０を金属膜８８０から剥離した後（Ｓ２６）、ＳｉＯ２膜等からなる保護膜４０を、ＣＶＤ等によって成膜し、必要に応じて撥水・撥油コート処理も行う（Ｓ２８）。
【0195】
なお、上記従来の製造方法の工程Ｓ２０～Ｓ２８では、基本的な構成の反射型ワイヤグリッド偏光素子を作製するプロセスを示したが、金属膜８０が多層膜である場合を考えると、さらに複雑なプロセスを要する。そのため、図１２のＳ２０～Ｓ２８に示すようなプロセスで作製される従来のワイヤグリッド偏光素子は、製造コストが高額になり、製造に要する時間も大きくなることが推測される。また、偏光素子を量産する場合は、光の波長よりも小さい微細凸形状を形成するために、精度の良い高額なエッチング装置やフォトリソグラフィ装置を、生産量に合わせ複数台準備することが必要となり、設備投資もより高額になることが予測される。
【0196】
これに対し、本実施形態に係る偏光素子１の製造方法（図１１参照。）は、ナノインプリントなどのインプリント技術を用いて、グリッド構造体２０を成形するので、上記従来の製造方法（図１２参照。）と比べて、製造コストや製造時間、設備投資を大幅に低減することができる。
【0197】
本実施形態に係る偏光素子１の製造方法では、グリッド構造体材料２３にナノインプリントを施す（図１１のＳ１２）が、ナノインプリントの条件は、特に限定されない。例えば、図１１のＳ１２に示すように、原盤６０としてレプリカ原盤（本型原盤でも良い）を用い、ナノインプリントを行いつつ、グリッド構造体材料２３に対してＵＶ照射又は加熱等を行い、凹凸パターンがインプリントされた状態でグリッド構造体材料２３を硬化させる。その後、硬化したグリッド構造体材料２３から原盤６０を離型する。これにより、ベース部２１及び凸条部２２が形成されたグリッド構造体２０を、転写により成形することができる。
【0198】
なお、本実施形態に係る偏光素子１の製造方法におけるナノインプリント工程Ｓ１２（図１１）で用いる原盤６０は、例えば、図１３に示すように、フォトリソグラフィ技術によって作製することができる。図１３は、本実施形態に係る原盤６０の製造方法を示す工程図である。
【0199】
図１３に示すように、まず、原盤用基材６１上に、原盤用金属膜６２を成膜した後（Ｓ３０）、原盤用金属膜６２上にレジストマスク７０を形成する（Ｓ３２）。次いで、レジストマスク７０を用いて原盤用金属膜６２をエッチングし、当該エッチングされた原盤用金属膜６２に、上記グリッド構造体２０の凸条部２２に対応する凹溝６５を形成する（Ｓ３４）。
【0200】
その後、原盤用金属膜６２からレジストマスク７０を剥離することによって、原盤６０が得られる（Ｓ３６）。原盤６０は、原盤用基材６１上に成形された複数の凸部６３及び凹溝６５からなる微細凹凸構造を有する。原盤６０の表面の微細凹凸構造は、上記偏光素子１のグリッド構造体２０の表面の微細凹凸構造の反転形状を有する。原盤６０の凹溝６５は、グリッド構造体２０の凸条部２２の反転形状を有し、原盤６０の凸部６３は、グリッド構造体２０の凸条部２２、２２間の凹部２４の反転形状を有する。
【0201】
さらに、本実施形態に係る製造方法は、必要に応じて、原盤６０の微細凹凸構造の表面に、離型膜コート６４を形成する工程（Ｓ３８）を含んでもよい。原盤６０の表面に離型膜コート６４を設けることにより、上記図１１に示したナノインプリント工程（Ｓ１２）でグリッド構造体材料２３にナノインプリントを施した後に、原盤６０をグリッド構造体材料２３から容易に剥離することができ、離型性をさらに向上できる。
【0202】
<４．投影表示装置>
次に、図１４を参照して、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１が適用される投影表示装置について説明する。
次に、図１４を参照して、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１が適用される投影表示装置について説明する。
【0203】
本実施形態に係る投影表示装置は、上述した本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を備える。本実施形態に係る投影表示装置が偏光素子１を備えることによって、優れた偏光特性と、偏光素子１の耐熱性及び放熱性などを実現できる。
【0204】
ここで、投影表示装置は、対象物に向けて光を投影し、当該投影した光（投影光）を、対象物の被表示面（投影面）に照射することで、画像や映像等の虚像を表示させる装置である。投影表示装置の種類としては、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）、プロジェクタ装置等が挙げられる。
【0205】
<４．１．ヘッドアップディスプレイ装置>
ます、図１４を参照して、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を備えたヘッドアップディスプレイ装置１００について説明する。図１４は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００の一例を示す模式図である。
ます、図１４を参照して、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を備えたヘッドアップディスプレイ装置１００について説明する。図１４は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００の一例を示す模式図である。
【0206】
図１４に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００は、上述した本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を備える。ヘッドアップディスプレイ装置１００が偏光素子１を備えることによって、偏光特性、耐熱性及び放熱性を向上させることができる。従来の偏光素子を組み込んだヘッドアップディスプレイは、放熱性に劣るため、長期間の使用や、今後の高輝度化・拡大表示に対応することを考えると、耐熱性が十分でないと考えられる。
【0207】
図１４に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、光源２と、表示画像を出射する表示素子３と、表示画像を表示面５へ反射させる反射器４と、ハウジング７の開口に設けられるカバー部６と、を備える。ヘッドアップディスプレイ装置１００において、偏光素子１の配置は、特に限定されない。例えば、図１４に示すように、偏光素子１を、表示素子３と反射器４との間に配置することができる。
【0208】
ここで、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両に設けられる車両用ヘッドアップディスプレイ装置であってもよい。車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のフロントガラスやコンバイナ等の半透過板（「表示面５」に相当する。）に、映像を表示する。車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、車両のダッシュボードに配設され、映像光をフロントガラス（表示面５）に投影し、運転情報を虚像として表示する映像表示装置である。
【0209】
ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示画像を下方からフロントガラス面（表示面５）に向けて出射する構成である。このため、表示画像の出射方向と逆向きに太陽光が入り込み、表示素子３へ入射することがある。本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００では、小型化の要求や表示画像の拡大を目的として、表示画像を反射及び拡大するための反射器４が設けられている。このような場合、従来のヘッドアップディスプレイ装置では、外部から反射器に入射した太陽光が表示素子の近傍で集光することになり、熱によって表示素子の劣化や故障を引き起こすおそれがあった。
【0210】
これに対し、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００では、表示素子３への太陽光の入射を防ぐことを目的として、上述したとおり放熱性及び耐熱性に優れるハイブリッド型の偏光素子１が設けられている。この偏光素子１は、例えば２００℃程度の高温であっても安定的に偏光機能を発揮できる。したがって、例えば、夏場の車内などの高温環境下であっても、外部から反射器４に入射した太陽光を偏光素子１により遮蔽して、表示素子３に到達することを防止できるので、表示素子３の劣化や故障を抑制できる。
【0211】
なお、図１４に示したヘッドアップディスプレイ装置１００の構成要素は、基本的な構成要素の例であり、投影表示装置の構成要素は、図１４の例に限定されるものではなく、要求される性能等に応じて、適宜他の構成要素を備えることができる。
【0212】
また、偏光素子１を、表示素子３の前に配置されるプレ偏光板として用いることによって、偏光素子１は、表示素子３から出射された表示画像を透過させつつ、太陽光が表示素子３へ入射するのを抑制できる。したがって、ヘッドアップディスプレイ装置１００の耐熱性及び耐久性をより高めることができる。
【0213】
加えて、投影表示装置におけるワイヤグリッド偏光素子の配置は、図１４に示すヘッドアップディスプレイ装置１００における偏光素子１の配置の例に限定されず、投影表示装置の構成や、要求される性能などに応じて、適宜選択及び変更することができる。例えば、図示はしていないが、偏光素子１を、表示素子３と光源２との間に配置することができる。また、図示はしていないが、偏光素子１を、反射器４の中に組み込むこともできる。さらに、図１４に示すヘッドアップディスプレイ装置１００に設けられたカバー部６を、偏光素子１で構成することもできる。
【0214】
また、図示はしないが、ヘッドアップディスプレイ装置１００内に設置される偏光素子１の周囲に放熱部材５０（図９参照。）を設けてもよい。この放熱部材５０により、偏光素子１の放熱性をさらに向上させることができるので、偏光素子１の偏光特性及び耐熱性をさらに向上させることができる。
【0215】
<４．２．偏光ビームスプリッタを備える投影表示装置>
次に、図１５～図１７を参照して、本実施形態に係る反射型ワイヤグリッド偏光素子１を偏光ビームスプリッタ２３０として用いた投影表示装置について説明する。以下では、まず、図１５～図１７に示す投影表示装置２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ（以下、「投影表示装置２００」と総称する場合もある。）の３つの具体例に共通する事項について包括的に説明する。その後に、図１５～図１７に示す各具体例について個別に説明する。
次に、図１５～図１７を参照して、本実施形態に係る反射型ワイヤグリッド偏光素子１を偏光ビームスプリッタ２３０として用いた投影表示装置について説明する。以下では、まず、図１５～図１７に示す投影表示装置２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ（以下、「投影表示装置２００」と総称する場合もある。）の３つの具体例に共通する事項について包括的に説明する。その後に、図１５～図１７に示す各具体例について個別に説明する。
【0216】
図１５～図１７に示すように、投影表示装置２００は、光源２１０と、ＰＳコンバータ２２０と、偏光ビームスプリッタ２３０と、反射型液晶表示素子２４０と、レンズ２５０とを備える。なお、偏光ビームスプリッタ２３０と反射型液晶表示素子２４０との間に、位相差補償板（図示せず。）を設置してもよい。
【0217】
光源２１０は、１つの発光部を有する点光源であってもよいし、ＬＥＤなどの複数の発光部を有する光源であってもよい。また、光源２１０から出射される光は、平行光であってもよいし、拡散光であってもよい。したがって、光源２１０の光は、例えば、４５°を中心とした所定範囲（例えば、４５°±１５°の範囲）の入射角度θで、偏光ビームスプリッタ２３０（反射型ワイヤグリッド偏光板）に対して入射される場合がある。
【0218】
ＰＳコンバータ２２０は、光源２１０からの光を特定の偏光（例えば、Ｐ偏光又はＳ偏光）に変換するための偏光変換素子である。ＰＳコンバータ２２０は、光源２１０からの光をＰ偏光に変換してもよいし、Ｓ偏光に変換してもよい。
【0219】
偏光ビームスプリッタ２３０は、反射型ワイヤグリッド偏光板で構成される。反射型ワイヤグリッド偏光板は、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１の一例である。偏光ビームスプリッタ２３０は、光源２１０からの光が４５°を含む所定範囲の入射角度θで入射するように配置される。この所定範囲の入射角度θは、例えば、上述した４５°±１５°、即ち、３０°以上、６０°以下である。
【0220】
例えば、図１５～図１７では、光源２１０からの入射光が偏光ビームスプリッタ２３０に対して主に４５°の入射角度θで入射されるように、偏光ビームスプリッタ２３０は、当該入射光の入射方向に対して４５°傾斜して配置されている。また、反射型液晶表示素子２４０からの入射光が偏光ビームスプリッタ２３０に対して主に４５°の入射角度θで入射されるように、偏光ビームスプリッタ２３０は、反射型液晶表示素子２４０に対して４５°傾斜して配置されている。
【0221】
偏光ビームスプリッタ２３０は、入射光を第１の偏光（Ｓ偏光）と第２の偏光（Ｐ偏光）とに分離する。例えば、偏光ビームスプリッタ２３０は、入射光のうち第１の偏光（Ｓ偏光）を反射させ、第２の偏光（Ｐ偏光）を透過させることにより、Ｓ偏光とＰ偏光を分離してもよい。これとは逆に、偏光ビームスプリッタ２３０は、入射光のうち第２の偏光（Ｐ偏光）を反射させ、第１の偏光（Ｓ偏光）を透過させることにより、Ｓ偏光とＰ偏光を分離してもよい。
【0222】
偏光ビームスプリッタ２３０により所望の偏光を反射させる場合、偏光ビームスプリッタ２３０の表面（即ち、偏光素子１のグリッド構造体２０が形成された側の凹凸面）に、当該反射対象の偏光を含む光が入射されるように、偏光ビームスプリッタ２３０が配置される。例えば、図１５に示すように、偏光ビームスプリッタ２３０により、ＰＳコンバータ２２０から入射されるＳ偏光を反射する場合、偏光ビームスプリッタ２３０の表面を、Ｓ偏光を出射するＰＳコンバータ２２０側に向ければよい。一方、図１６に示すように、偏光ビームスプリッタ２３０により、反射型液晶表示素子２４０から入射されるＳ偏光を反射する場合、偏光ビームスプリッタ２３０の表面を、Ｓ偏光を出射する反射型液晶表示素子２４０側に向ければよい
【0223】
反射型液晶表示素子２４０は、入射光を反射させて、表示画像を表す光を出射する表示素子である。図１５及び図１７に示すように、偏光ビームスプリッタ２３０で反射した第１の偏光（Ｓ偏光）が反射型液晶表示素子２４０の表面に入射されるように、反射型液晶表示素子２４０が配置されてもよい。あるいは、図１６に示すように、偏光ビームスプリッタ２３０を透過した第２の偏光（Ｐ偏光）が反射型液晶表示素子２４０の表面に入射されるように、反射型液晶表示素子２４０が配置されてもよい。
【0224】
また、反射型液晶表示素子２４０は、図１５及び図１７に示すように、入射された第１の偏光（Ｓ偏光）を反射及び変調して、表示画像を表す第２の偏光（Ｐ偏光）を出射する。しかし、かかる例に限定されず、図１６に示すように、反射型液晶表示素子２４０は、入射された第２の偏光（Ｐ偏光）を反射及び変調して、表示画像を表す第１の偏光（Ｓ偏光）を出射するようにしてもよい。
【0225】
レンズ２５０は、反射型液晶表示素子２４０から出射された表示画像を表す光を拡大して、外部に出力する。反射型液晶表示素子２４０から出射された表示画像を表す光が、偏光ビームスプリッタ２３０を通じて入射されるように、レンズ２５０が配置される。例えば、図１５及び図１７に示すように、反射型液晶表示素子２４０で反射及び変調された第２の偏光（Ｐ偏光）が、偏光ビームスプリッタ２３０を透過してレンズ２５０に入射されるように、レンズ２５０が配置されてもよい。あるいは、図１６に示すように、反射型液晶表示素子２４０で反射及び変調された第１の偏光（Ｓ偏光）が、偏光ビームスプリッタ２３０で反射してレンズ２５０に入射されるように、レンズ２５０が配置されてもよい。
【0226】
以上のように、本実施形態に係る投影表示装置２００では、偏光ビームスプリッタ２３０として、前述した本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を用いている。したがって、偏光ビームスプリッタ２３０は、比較的大きくかつ広い範囲の入射角度θ（例えば、３０～６０°）の斜入射光に対して、Ｓ偏光の反射性と、Ｐ偏光の透過性と、Ｔｐ×Ｒｓ特性に優れており、斜入射光をＰ偏光とＳ偏光に分離する特性に優れる。
【0227】
【0228】
図１５に示すように、本実施形態の第１具体例に係る投影表示装置２００Ａは、光源２１０と、ＰＳコンバータ２２０と、偏光ビームスプリッタ２３０と、反射型液晶表示素子２４０と、レンズ２５０とを備える。
【0229】
光源２１０から出射される光は、非偏光であり、当該光は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分を同じ割合で含む。このため、偏光素子１からなる偏光ビームスプリッタ２３０により、一方の偏光のみを選択して抽出すると、光量が約半分に減少してしまう。そこで、ＰＳコンバータ２２０により、光源２１０から出射される光を、第１の偏光（Ｓ偏光）又は第２の偏光（Ｐ偏光）のいずれかに変換する。これにより、偏光ビームスプリッタ２３０で抽出される偏光の光量の減少を抑制して、光利用効率を向上することができる。例えば、図１５に示すＰＳコンバータ２２０は、光源２１０からの光を、第１の偏光（Ｓ偏光）に変換する。
【0230】
ＰＳコンバータ２２０によりＳ偏光に変換された光は、斜め４５°程度に傾斜配置された偏光ビームスプリッタ２３０に入射される。偏光ビームスプリッタ２３０は、第１の偏光（Ｓ偏光）を反射し、４５°の出射角度で反射型液晶表示素子２４０に向けて出射する。反射型液晶表示素子２４０は、第１の偏光（Ｓ偏光）を変調及び反射して、表示画像を表す第２の偏光（Ｐ偏光）を生成し、当該第２の偏光（Ｐ偏光）を偏光ビームスプリッタ２３０に向けて出射する。当該第２の偏光（Ｐ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２３０を透過して、レンズ２５０により拡大された後に、不図示の表示面に投影されて、表示画像が表示される。
【0231】
以上の構成を有する投影表示装置２００Ａは、偏光ビームスプリッタ２３０として、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１からなる反射型ワイヤグリッド偏光板を備える。これによって、斜めからの入射光及び広い入射角度θの入射光に対して、偏光ビームスプリッタ２３０の偏光分離特性を向上できるとともに、偏光ビームスプリッタ２３０及び投影表示装置２００Ａの放熱性と耐熱性を向上することができる。
【0232】
これに対し、偏光ビームスプリッタとして従来の偏光素子を備える投影表示装置（図示せず。）は、偏光素子の放熱性に劣る。このため、長期間の使用や高輝度化、拡大表示に対応する観点からは、耐熱性が十分でないと考えられる。また、偏光ビームスプリッタに入射する光の入射角度θは、４５°だけでなく、４５°を中心とした所定範囲（例えば４５°±１５°程度）内のあらゆる角度となる。このように、大きくかつ広い範囲の入射角度θの斜入射光が偏光ビームスプリッタに入射される場合であっても、偏光ビームスプリッタは、入射角度θに関わらず、斜入射光をＳ偏光とＰ偏光に好適に分離可能な性能が求められる。しかし、従来の偏光素子を用いた偏光ビームスプリッタでは、上記斜入射光に対する偏光分離特性が悪いため、光の利用効率が悪化するとともに、輝度ムラなどの表示画像の画質への悪影響が問題となっていた。
【0233】
この点、本実施形態の第１具体例に係る投影表示装置２００Ａの偏光ビームスプリッタ２３０は、上記のように大きくかつ広い範囲の入射角度θの斜入射光に対する偏光分離特性に優れている。したがって、投影表示装置２００Ａにおいて光の利用効率を向上できるとともに、輝度ムラなどを低減して、表示画像の画質を向上することができる。
【0234】
また、投影表示装置は、上記図１５に示した投影表示装置２００Ａの例に限定されず、例えば、図１６に示す投影表示装置２００Ｂ、又は、図１７に示す投影表示装置２００Ｃなどのように、投影表示装置の構成要素や配置を適宜変更可能である。
【0235】
図１６に示すように、本実施形態の第２具体例に係る投影表示装置２００Ｂは、光源２１０と、ＰＳコンバータ２２０と、偏光ビームスプリッタ２３０と、反射型液晶表示素子２４０と、レンズ２５０とを備える。
【0236】
投影表示装置２００Ｂにおいて、ＰＳコンバータ２２０は、光源２１０からの光を、第２の偏光（Ｐ偏光）に変換する。ＰＳコンバータ２２０によりＰ偏光に変換された光は、斜め４５°程度に傾斜配置された偏光ビームスプリッタ２３０を透過して、反射型液晶表示素子２４０に入射される。反射型液晶表示素子２４０は、第２の偏光（Ｐ偏光）を変調及び反射して、表示画像を表す第１の偏光（Ｓ偏光）を生成し、当該第１の偏光（Ｓ偏光）を偏光ビームスプリッタ２３０に向けて出射する。偏光ビームスプリッタ２３０は、第１の偏光（Ｓ偏光）を反射し、４５°の出射角度でレンズ２５に向けて出射する。当該第１の偏光（Ｓ偏光）は、レンズ２５０により拡大された後に、不図示の表示面に投影されて、表示画像が表示される。
【0237】
以上の構成を有する投影表示装置２００Ｂは、上述した投影表示装置２００Ａ（図１５参照。）と同様に、斜入射光に対する偏光分離特性に優れ、光の利用効率を向上できるとともに、輝度ムラなどを低減して、表示画像の画質を向上することができる。
【0238】
また、図１７に示すように、本実施形態の第３具体例に係る投影表示装置２００Ｃは、光源２１０と、偏光ビームスプリッタ２３０と、反射型液晶表示素子２４０と、レンズ２５０と、光吸収体２６０とを備えているが、上記のＰＳコンバータ２２０を備えていない。
【0239】
投影表示装置２００Ｃでは、光源２１０から出射される非偏光の光は、斜め４５°程度に傾斜配置された偏光ビームスプリッタ２３０に直接的に入射される。偏光ビームスプリッタ２３０は、非偏光の光のうち、第１の偏光（Ｓ偏光）の成分を反射し、４５°の出射角度で反射型液晶表示素子２４０に向けて出射する。一方、偏光ビームスプリッタ２３０に入射される非偏光の光のうち、第２の偏光（Ｐ偏光）の成分は、偏光ビームスプリッタ２３０を透過して、光吸収体２６０に入射される。この第２の偏光（Ｐ偏光）の成分のほとんどは、光吸収体２６０に吸収されるので、投影表示装置２００Ｃ内の他の光学系に、不要な第２の偏光（Ｐ偏光）が入射されてしまうことを抑制できる。
【0240】
反射型液晶表示素子２４０は、偏光ビームスプリッタ２３０から入射された第１の偏光（Ｓ偏光）の成分を変調及び反射して、表示画像を表す第２の偏光（Ｐ偏光）を生成し、当該第２の偏光（Ｐ偏光）を偏光ビームスプリッタ２３０に向けて出射する。当該第２の偏光（Ｐ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２３０を透過して、レンズ２５０により拡大された後に、不図示の表示面に投影されて、表示画像が表示される。
【0241】
以上の構成を有する投影表示装置２００Ｃでは、ＰＳコンバータ２２０を設置しないため、光源２１０から出射される非偏光の光のうち、第２の偏光（Ｐ偏光）の成分を、光吸収体２６０で吸収し、表示画像の表示に利用しない。このため、表示画像の光量が約半分に低減されてしまう。しかし、ＰＳコンバータ２２０に要するコストと設置スペースを削減でき、投影表示装置２００Ｃの部品点数を削減できるので、投影表示装置２００Ｃのコストを低減できるとともに、投影表示装置２００Ｃを小型化できるという利点がある。
【0242】
以上、本実施形態に係る反射型ワイヤグリッド偏光素子１を偏光ビームスプリッタ２３０として用いた投影表示装置２００の具体例について説明した。なお、投影表示装置は、図１５～図１７に示した投影表示装置２００の具体例に限定されず、要求される性能等に応じて、投影表示装置の構成要素や配置を適宜変更したり、他の構成要素を適宜設けたりしてもよい。
【0243】
<５．車両>
次に、本実施形態に係る映像表示装置を備えた車両について説明する。
次に、本実施形態に係る映像表示装置を備えた車両について説明する。
【0244】
本実施形態に係る車両（図示せず。）は、上述した本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１を有する投影表示装置を備える。なお、車両は、投影表示装置を設置可能な車両であれば、例えば、普通乗用車、軽自動車、バス、トラック、レーシングカー、建設工事用車両、その他の大型車両などの各種の自動車であってもよいし、これら以外にも、自動二輪車、電車、リニアモーターカー、アトラクション用乗り物など、各種の乗り物であってもよい。
【0245】
本実施形態に係る車両は、上記偏光素子１及び投影表示装置によって、車両に設けられる表示面（例えば図１４に示した表示面５）に表示画像を投影表示できる。表示面は、例えば、車両のフロントガラス、サイドガラス、リアガラス又はコンバイナ等の半透過板であることが好ましい。しかし、表示面は、かかる例に限定されず、表示画像を投影可能な対象物の表面であれば、車両に設けられる各種の部品、部材、車載機器などの表面であってもよい。
【0246】
本実施形態に係る車両に設けられる投影表示装置は、例えば、図１４に示したヘッドアップディスプレイ装置１００、又は、図１５～図１７に示した偏光ビームスプリッタ１３０を有する投影表示装置２００などである。しかし、かかる例に限定されず、投影表示装置は、画像を投影又は表示可能な装置であれば、車両に搭載されるプロジェクタ、カーナビゲーション装置、画像表示機能を有する端末装置など、各種の画像表示装置であってもよい。
【0247】
上述したように、ヘッドアップディスプレイ装置１００では、図１４に示したように、太陽光が、車両の外部からフロントガラス（表示面５）を透過してヘッドアップディスプレイ装置１００内に入り込む場合がある。この太陽光の熱などによって、表示素子３の劣化や故障を引き起こすおそれがある。このため、表示素子３への太陽光の入射を防ぐことを目的として、ヘッドアップディスプレイ装置１００中に、上述したハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１が設けられている。この偏光素子１は、熱伝導率が高いハイブリッド構造を有しているので、放熱性及び耐熱性に優れている。したがって、偏光素子１により、外部からヘッドアップディスプレイ装置１００内に入射した太陽光を遮蔽して、表示素子３に到達することを防止できるので、表示素子３の故障や破損を防止できる。さらに、偏光素子１は、放熱性や耐熱性に優れるため、偏光素子１自身の破損も防止できる。
【0248】
同様に、図１５～図１７に示す投影表示装置２００が車両に設置される場合でも、偏光ビームスプリッタ２３０として用いられる偏光素子１は、外部からの太陽光を遮断できるので、反射型液晶表示素子２４０などの他の部品の故障や破損を防止できる。さらに、放熱性や耐熱性に優れる偏光素子１自身の破損も防止できる。
【0249】
以上のように本実施形態に係る車両に設けられる投影表示装置は、偏光素子１により優れた偏光特性（太陽光の遮断性能や、偏光分離特性など）が得られるとともに、投影表示装置の優れた耐熱性及び耐久性も実現できる。
【0250】
なお、車両は、上述した投影表示装置および偏光素子を備えるものであれば、特に限定されず、その他の条件は、車両に要求される性能に応じて適宜設定及び変更することが可能である。
【実施例0251】
次に、本発明の実施例について説明する。ただし、以下に説明する実施例は、上述した本実施形態に係る偏光素子１の構成や効果等を説明するために例示される具体例であり、本発明が、以下の実施例に限定されるものではない。
【0252】
本発明の実施例として、上述した本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１のモデルを作製し、その各種の特性をシミュレーションすることで、ワイヤグリッド偏光素子１を評価した。また、本発明の実施例と比較するために、従来例に係るワイヤグリッド偏光素子のモデルも作成し、同様にシミュレーション及び評価した。なお、以下では、説明の便宜上、実施例及び従来例ともに、偏光素子の構成要素（基板１０、グリッド構造体２０、ベース部２１、凸条部２２、反射膜３０など）を表す参照符号や、これら構成要素の各種の寸法を表す記号については、同一の参照符号と記号を付している。
【0253】
なお、以下の説明で用いる偏光素子１の各種寸法等を表す記号を説明すると、次のとおりである。
Ｐ ：凸条部２２のピッチ
ＷＴ ：凸条部２２の頂部の幅（凸条部頂部幅）
ＷＭ ：凸条部２２の高さ方向の中央位置の幅（凸条部中央幅）
ＷＢ ：凸条部２２の底部の幅（グリッド底部幅）
ＷＭＡＸ：凸条部２２を覆い包む反射膜３０の最大幅（グリッド最大幅）
Ｈ ：凸条部２２の高さ
Ｈｘ ：凸条部２２の側面２２ｂのうち反射膜３０により被覆された部分の高さ
Ｄｔ ：凸条部２２の先端２２ａを覆う反射膜３０の厚さ（反射膜３０の先端厚さ）
Ｄｓ ：凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さ（反射膜３０の側面厚さ）
Ｒｃ ：反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率
Ｒｒ ：反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの開放率
θ ：入射光の入射角度
λ ：入射光の波長
Ｐ ：凸条部２２のピッチ
ＷＴ ：凸条部２２の頂部の幅（凸条部頂部幅）
ＷＭ ：凸条部２２の高さ方向の中央位置の幅（凸条部中央幅）
ＷＢ ：凸条部２２の底部の幅（グリッド底部幅）
ＷＭＡＸ：凸条部２２を覆い包む反射膜３０の最大幅（グリッド最大幅）
Ｈ ：凸条部２２の高さ
Ｈｘ ：凸条部２２の側面２２ｂのうち反射膜３０により被覆された部分の高さ
Ｄｔ ：凸条部２２の先端２２ａを覆う反射膜３０の厚さ（反射膜３０の先端厚さ）
Ｄｓ ：凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さ（反射膜３０の側面厚さ）
Ｒｃ ：反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率
Ｒｒ ：反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの開放率
θ ：入射光の入射角度
λ ：入射光の波長
【0254】
（従来例１）
まず、図１８を参照して、従来例１について説明する。
まず、図１８を参照して、従来例１について説明する。
【0255】
図１８（ａ）に示すように、従来例１に係る偏光素子１のモデルを作製した。従来例１に係る偏光素子１は、ガラス製の基板１０と、紫外線硬化性樹脂（アクリル系樹脂）製のグリッド構造体２０とを備える。グリッド構造体２０は、基板１０の表面に沿って設けられたベース部２１と、該ベース部２１から格子状に突出形成された複数の凸条部２２とを有する。凸条部２２の断面形状は、矩形状であり、先細り形状ではない。凸条部２２を覆う反射膜３０は、Ａｌ膜である。反射膜３０は、凸条部２２の先端２２ａ及び一方の側面２２ｂの全体と、ベース部２１の一部とを覆うように形成されている。ただし、反射膜３０は、凸条部２２の他方の側面２２ｂを全く覆っていない。このように、従来例１の反射膜３０は、凸条部２２の一側にのみ偏在して形成されており、凸条部２２の他側は反射膜３０で覆われておらず、開放されている。
【0256】
従来例１に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：３２．５ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：２２０ｎｍ（一側）、０ｎｍ（他側）
Ｄｔ ：３５ｎｍ
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：１００％（一側）、０％（他側）
Ｒｒ ：０％（一側）、１００％（他側）
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：３２．５ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：２２０ｎｍ（一側）、０ｎｍ（他側）
Ｄｔ ：３５ｎｍ
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：１００％（一側）、０％（他側）
Ｒｒ ：０％（一側）、１００％（他側）
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0257】
その後、上記のように作製した従来例１に係る偏光素子１のモデルについて、入射角度θを変更してシミュレーションを行い、透過軸透過率（Ｔｐ）、反射軸反射率（Ｒｓ）、及び偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。入射角度θは、０°～＋６０°とした。なお、Ｔｐ、Ｒｓの値としては、入射光の波長λを４３０～６８０ｎｍの範囲で変化させ、それぞれの波長λの入射光に対して算出された複数のＴｐ、Ｒｓの値の平均値を用いた。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓと、θとの関係を、図１８（ｂ）～（ｄ）のグラフに示す。
【0258】
図１８に示すように、従来例１では、反射膜３０が凸条部２２の一側に偏在し、当該一側の被覆率Ｒｃが１００％である。このため、入射角度θが大きくなるほど、Ｒｓが徐々に上昇する反面、Ｔｐが顕著に低下するため、Ｔｐ×Ｒｓも顕著に低下した。例えば、θ>４５°の範囲では、Ｔｐは７６％以下に低下し、Ｔｐ×Ｒｓは６８％以下に低下した。従って、従来例１に係る偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして使用する場合、特に、４５°以上の大きな入射角度θの斜入射光に対して、偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）が悪く、偏光ビームスプリッタで要求されるＴｐ×Ｒｓ特性が得られないという問題があることが分かる。
【0259】
（従来例２）
次に、図１９を参照して、従来例２について説明する。
次に、図１９を参照して、従来例２について説明する。
【0260】
図１９（ａ）に示すように、従来例２に係る偏光素子１のモデルを作製した。従来例２のモデルは、上記の従来例１のモデルと同様である。ただし、従来例２では、入射角度θとして、凸条部２２の一側に対して斜め方向から入射される＋方向の入射角度（θ＝０°～＋６０°）と、凸条部２２の他側に対して斜め方向から入射される－方向の入射角度（θ＝０°～－６０°）の２方向を用いた。
【0261】
従来例２に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：３２．５ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：２２０ｎｍ（一側）、０ｎｍ（他側）
Ｄｔ ：３５ｎｍ
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：１００％（一側）、０％（他側）
Ｒｒ ：０％（一側）、１００％（他側）
θ ：０°～＋６０°、０°～－６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：３２．５ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：２２０ｎｍ（一側）、０ｎｍ（他側）
Ｄｔ ：３５ｎｍ
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：１００％（一側）、０％（他側）
Ｒｒ ：０％（一側）、１００％（他側）
θ ：０°～＋６０°、０°～－６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0262】
その後、上記のように作製した従来例２に係る偏光素子１のモデルについて、入射角度θを変更してシミュレーションを行い、透過軸透過率（Ｔｐ）、反射軸反射率（Ｒｓ）、及び偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。この際、入射角度θが＋方向である場合と、－方向である場合のそれぞれについて、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓを算出した。なお、Ｔｐ、Ｒｓの値としては、入射光の波長λを４３０～６８０ｎｍの範囲で変化させ、それぞれの波長の入射光に対して算出された複数のＴｐ、Ｒｓの値の平均値を用いた。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓと、θとの関係を、図１９（ｂ）～（ｄ）のグラフに示す。
【0263】
図１９に示すように、従来例２では、上記従来例１と同様に、反射膜３０が凸条部２２の一側に偏在し、当該一側の被覆率Ｒｃが１００％である。この結果、図１９（ｂ）に示すように、従来例２では、上記従来例１と同様に、＋方向からの斜入射光の入射に関し、入射角度θが大きくなるほど、Ｔｐ（＋）が顕著に低下した。さらに、従来例２では、－方向からの斜入射光の入射に関しても、マイナスの入射角度θの絶対値が大きくなるほど、Ｔｐ（－）が低下しているが、Ｔｐ（－）の低下度合いは、Ｔｐ（＋）の低下度合いより小さいことが確認できる。
【0264】
具体的には、従来例２では、θの絶対値が３０°～６０°の範囲において、Ｔｐ（＋）とＴｐ（－）との差分は、５％以上であり、Ｔｐ×Ｒｓ（＋）とＴｐ×Ｒｓ（－）との差分は、４％以上である。この結果から、従来例２では、斜入射光の入射方向が＋方向であるか、－方向であるかによって、偏光素子１の偏光特性に左右非対称性が存在することが確認された。
【0265】
以上の従来例２のように、斜入射光の入射方向の相違（例えば、＋４５°と－４５°の相違）によるＴｐの差が大きくなると、観察者は、表示画像の明るさの違いを認識できてしまい、また、映像状態としても不適切となるという問題があることが分かる。また、従来例２に係る偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして使用する場合、特に、４５°以上の大きな入射角度θの斜入射光に対して、偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）が悪く、偏光ビームスプリッタで要求されるＴｐ×Ｒｓ特性が得られないという問題もあることが分かる。
【0266】
（従来例３）
次に、図２０を参照して、従来例３について説明する。
次に、図２０を参照して、従来例３について説明する。
【0267】
図２０（ａ）に示すように、従来例３に係る偏光素子１のモデルを作製した。従来例３に係る偏光素子１は、ガラス製の基板１０と、紫外線硬化性樹脂（アクリル系樹脂）製のグリッド構造体２０とを備える。グリッド構造体２０は、基板１０の表面に沿って設けられたベース部２１と、該ベース部２１から格子状に突出形成された複数の凸条部２２とを有する。凸条部２２の断面形状は、矩形状であり、先細り形状ではない。凸条部２２を覆う反射膜３０は、Ａｌ膜である。反射膜３０は、凸条部２２の先端２２ａ及び両側の側面２２ｂの大部分（約８５％）を覆うように形成されている。このように、従来例３の反射膜３０は、凸条部２２の先端２２ａ及び両側面２２ｂの大部分を被覆している。また、従来例３の反射膜３０は、角型であり、反射膜３０の頂部の左右両端に角張った２つのコーナー部を有しており、上述した本実施形態に係る偏光素子１の反射膜３０のような丸みを帯びた膨出形状とは相違する。
【0268】
従来例３に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４０ｎｍ
ＷＴ ：３５ｎｍ
ＷＢ ：３５ｎｍ
ＷＭＡＸ：６５ｎｍ
Ｈ ：２３０ｎｍ
Ｈｘ ：１９６ｎｍ
Ｄｔ ：３０ｎｍ
Ｄｓ ：１５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：８５％
Ｒｒ ：１５％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４０ｎｍ
ＷＴ ：３５ｎｍ
ＷＢ ：３５ｎｍ
ＷＭＡＸ：６５ｎｍ
Ｈ ：２３０ｎｍ
Ｈｘ ：１９６ｎｍ
Ｄｔ ：３０ｎｍ
Ｄｓ ：１５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：８５％
Ｒｒ ：１５％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0269】
その後、上記のように作製した従来例３に係る偏光素子１のモデルについて、上記の従来例１と同様に、入射角度θを変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。入射角度θは、０°～＋６０°とした。このようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓと、θとの関係を、図２０（ｂ）～（ｄ）のグラフに示す。
【0270】
図２０に示すように、従来例３では、上記従来例１と比べて被覆態様が異なるが、反射膜３０が凸条部２２の両方の側面２２ｂの大部分を被覆し、その被覆率Ｒｃが８５％と大きい。このため、従来例３では、上記従来例１と同様に、入射角度θが大きくなるほど、Ｒｓが徐々に上昇する反面、Ｔｐが顕著に低下するため、Ｔｐ×Ｒｓも顕著に低下した。例えば、θ>４５°の範囲では、Ｔｐは７３％以下に低下し、Ｔｐ×Ｒｓは６５％以下に低下した。従って、従来例３に係る偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして使用する場合、特に、４５°以上の大きな入射角度θの斜入射光に対して、偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）が悪く、偏光ビームスプリッタで要求されるＴｐ×Ｒｓ特性が得られないという問題があることが分かる。
【0271】
【0272】
図２１（ａ）に示すように、実施例１に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例１に係る偏光素子１は、ガラス製の基板１０と、紫外線硬化性樹脂（アクリル系樹脂）製のグリッド構造体２０とを備える。グリッド構造体２０は、基板１０の表面に沿って設けられたベース部２１と、該ベース部２１から格子状に突出形成された複数の凸条部２２とを有する。凸条部２２の断面形状は、台形状であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。
【0273】
実施例１の凸条部２２を覆う反射膜３０は、Ａｌ膜である。反射膜３０は、凸条部２２の先端２２ａ及び両方の側面２２ｂの上部側を覆うように形成されている。ただし、反射膜３０は、凸条部２２の両方の側面２２ｂの下部側と、ベース部２１を覆っていない。反射膜３０による凸条部２２の両方の側面２２ｂの被覆率Ｒｃは４０％である。このように、実施例１の反射膜３０は、凸条部２２の頂部（先端２２ａ及び側面２２ｂの上部側）を、丸く覆い包んでいる。当該反射膜３０の表面は、外側に膨らむような丸みを有する略楕円状であり、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）に膨出している。
【0274】
この結果、実施例１に係るグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、上述した特殊な樹木形状を有している。当該特殊な樹木形状のグリッド最大幅ＷＭＡＸ（反射膜３０が最も膨出した部分におけるグリッドの幅）は、凸条部２２の底部の幅ＷＢ（凸条部２２の底部から２０％上部の高さ位置における凸条部２２の幅）以上である。
【0275】
実施例１に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４０％
Ｒｒ ：６０％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４０％
Ｒｒ ：６０％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0276】
その後、上記のように作製した実施例１に係る偏光素子１のモデルについて、入射角度θを変更してシミュレーションを行い、透過軸透過率（Ｔｐ）、透過軸反射率（Ｔｓ）、反射軸透過率（Ｒｐ）、反射軸反射率（Ｒｓ）、及び偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。入射角度θは、０°～＋６０°とした。なお、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｓ、Ｒｐの値としては、入射光の波長λを４３０～６８０ｎｍの範囲で変化させ、それぞれの波長λの入射光に対して算出された複数のＴｐ、Ｔｓ、Ｒｐ、Ｒｓの値の平均値を用いた。また、透過軸透過率（Ｔｐ）を透過軸反射率（Ｔｓ）で除算することにより、透過光のコントラスト（ＣＲ）も算出した（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）。
【0277】
上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｓ、Ｒｐ、ＣＲ、Ｔｐ×Ｒｓと、λとの関係を、図２１（ｂ）の表と、図２１（ｃ）～（ｄ）のグラフに示す。また、上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓと、θとの関係を、図２２（ａ）～（ｃ）のグラフに示す。
【0278】
なお、図２１（ｂ）の表では、入射光の複数の波長帯域（４３０～５１０ｎｍ、５２０～５９０ｎｍ、６００～６８０ｎｍ）と、当該入射光の波長帯域全体（４３０～６８０ｎｍ）とに分けて、それぞれの特性値（Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｓ、Ｒｐ、ＣＲ、Ｔｐ×Ｒｓ）の平均値を示してある。図２１（ｃ）～（ｄ）のグラフと、図２２（ａ）～（ｃ）のグラフでは、当該入射光の波長帯域全体（４３０～６８０ｎｍ）における各特性値（Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｓ、Ｒｐ、ＣＲ、Ｔｐ×Ｒｓ）の平均値を示してある。また、図２２（ａ）～（ｃ）のグラフでは、実施例１と比較するために、上述した従来例２の特性値（Ｔｐ（＋）、Ｔｐ（－）、Ｒｓ（＋）、Ｒｓ（－）、Ｔｐ×Ｒｓ（＋）、Ｔｐ×Ｒｓ（－））も示してある。
【0279】
図２１（ａ）に示すように、実施例１の偏光素子１のモデルでは、反射膜３０が凸条部２２の頂部を覆い、凸条部２２の底部を開放しており、被覆率Ｒｃは４０％である。このため、実施例１のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、上述した特殊な樹木形状を有している。かかる実施例１の特殊な樹木構造を有するグリッドは、大きくかつ幅広い範囲の入射角度θの斜入射光に対して、透過性と偏光分離特性に優れる。
【0280】
したがって、図２１に示すように、実施例１では、波長λに関わらず、Ｔｐが８０％以上、及びＲｓが９０％以上であり、高いＴｐ及びＲｓが得られることが分かる。この結果、Ｔｐ×Ｒｓも７２％以上となり、優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られることが分かる。また、コントラストＣＲも、波長λに関わらず、１００以上の優れたコントラストが得られることが分かる。したがって、実施例１は、斜入射光に対して、上述した従来例１、２と比較して良好な偏光特性が得られることが分かる。
【0281】
さらに、図２２に示すように、実施例１では、入射角度θが０°～６０°の広い範囲において、７８％以上の非常に高い値のＴｐを確保している。この結果、大きくかつ広い範囲（３０°～６０°）の入射角度θの斜入射光に対して、７３％以上の高いＴｐ×Ｒｓを確保でき、優れた偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）を有することが分かる。特に、θ＝４５°の場合は、Ｔｐは、８７％と非常に高い値であり、Ｔｐ×Ｒｓの値も、７８％と非常に高い値である。よって、実施例１の偏光素子１は、４５°及びその周辺の入射角度θの斜入射光に対して、顕著に優れた透過性及び偏光分離特性を発揮できることが分かる。
【0282】
さらに、図２２に示す実施例１と従来例２との比較結果から分かるように、従来例２では、入射角度θが大きくなるにつれ、Ｔｐ、及びＴｐ×Ｒｓが低下しており、特に、θ>４５°の範囲では、Ｔｐ、及びＴｐ×Ｒｓが急激に低下している。これに対し、実施例１では、θが大きくなっても、Ｔｐ及びＴｐ×Ｒｓの低下は抑制されており、高い値を維持できている。特に、θ＝４５°の場合には、実施例１は、従来例２の＋方向の入射の場合よりも、６％以上も高いＴｐとＴｐ×Ｒｓを得ることができ、従来例２の－方向の入射の場合よりも、１０％以上も高いＴｐとＴｐ×Ｒｓを得ることができる。このように、実施例１では、θ＝４５°の場合に、最も高い透過性（透過率Ｔｐ）とＴｐ×Ｒｓ特性が得られる。
【0283】
また、反射軸反射率Ｒｓに関しては、実施例１は、従来例１、２と比較して、有意差のない高反射率が得られる。
【0284】
また、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓ特性に関しては、実施例１は、従来例１、２よりも優れており、入射角度θ＝４５°の場合に、最も高いＴｐ×Ｒｓ特性が得られる。また、入射角度θ＝３０°～６０°の範囲においても、実施例１は、従来例１、２よりも良好な特性を得ることができ、大きくかつ幅広い範囲の入射角度θの斜入射光に対して、従来例１、２より、Ｔｐ×Ｒｓ特性が優れている。さらに、実施例１では、４５°±１５°の範囲の入射角度θの斜入射光に対して、Ｔｐ×Ｒｓ特性のバランスが良い。このため、実施例１に係る偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして用いて、画像を投影した場合、観察者から見て、表示画像の明るさのバランスが良好であり、映像状態としても良好になる。
【0285】
このように、実施例１に係る偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして使用する場合、３０°～６０°の大きくかつ広い範囲の入射角度θの斜入射光、特に、４５°の斜入射光に対して、Ｐ偏光の透過性（透過率Ｔｐ）と偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）が顕著に優れていることが分かる。よって、斜入射光に対して、偏光ビームスプリッタで要求される偏光分離特性を十分に満足できるといえる。
【0286】
また、透過光のコントラストＣＲ（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）に関しては、実施例１では、１００以上の優れたコントラストＣＲが得られることが分かる。
【0287】
（実施例２）
次に、図２３を参照して、本発明の実施例２について説明する。
次に、図２３を参照して、本発明の実施例２について説明する。
【0288】
図２３（ａ）に示すように、実施例２に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例２のモデルは、上記の実施例１のモデルと比べて、凸条部２２の形状と、反射膜３０による被覆態様とが相違する。実施例２の凸条部２２の断面形状は、三角形であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。
【0289】
実施例２の凸条部２２を覆う反射膜３０は、Ａｌ膜である。反射膜３０は、凸条部２２の先端２２ａ及び両方の側面２２ｂの上部側を覆うように形成されている。ただし、反射膜３０は、凸条部２２の両方の側面２２ｂの下部側と、ベース部２１を覆っていない。反射膜３０による凸条部２２の両方の側面２２ｂの被覆率Ｒｃは４５％である。このように、実施例２の反射膜３０は、凸条部２２の頂部（先端２２ａ及び側面２２ｂの上部側）を、丸く覆い包んでいる。当該反射膜３０の表面は、外側に膨らむような丸みを有する略楕円状であり、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）に膨出している。このように、実施例２に係るグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有している。
【0290】
実施例２に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４０ｎｍ
ＷＴ ：１０ｎｍ
ＷＢ ：４０ｎｍ
ＷＭＡＸ：４１ｎｍ
Ｈ ：２３０ｎｍ
Ｈｘ ：１０３．５ｎｍ
Ｄｔ ：５０ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：１７ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４０ｎｍ
ＷＴ ：１０ｎｍ
ＷＢ ：４０ｎｍ
ＷＭＡＸ：４１ｎｍ
Ｈ ：２３０ｎｍ
Ｈｘ ：１０３．５ｎｍ
Ｄｔ ：５０ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：１７ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0291】
その後、上記のように作製した実施例２に係る偏光素子１のモデルについて、入射角度θを変更してシミュレーションを行い、透過軸透過率（Ｔｐ）、反射軸反射率（Ｒｓ）、及び偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。なお、Ｔｐ、Ｒｓの値としては、入射光の波長λを４３０～６８０ｎｍの範囲で変化させ、それぞれの波長の入射光に対して算出された複数のＴｐ、Ｒｓの値の平均値を用いた。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓと、θとの関係を、図２３（ｂ）～（ｄ）のグラフに示す。
【0292】
図２３（ａ）に示すように、実施例２のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有しているので、大きくかつ幅広い範囲の入射角度θの斜入射光に対して、透過性と偏光分離特性に優れる。
【0293】
したがって、図２３に示すように、実施例２では、入射角度θが０°～４５°の広い範囲において、７４％以上の高い値のＴｐを確保している。特に、θ＝３０°、４５°である場合に、８８％以上の高いＴｐを確保でき、７４％以上の高いＴｐ×Ｒｓを確保でき、優れた偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）を有することが分かる。よって、実施例２の偏光素子１は、３０°～４５°の入射角度θの斜入射光に対して、顕著に優れた透過性及び偏光分離特性を発揮できることが分かる。
【0294】
以上説明した実施例２のように、グリッド構造体２０の凸条部２２の形状が実施例１と異なる場合でも、従来例１～３と比べて、良好な透過性と偏光分離特性が得られることが分かる。ただし、入射角度θが６０°である場合には、実施例２よりも実施例１の方が、Ｔｐ及びＴｐ×Ｒｓ特性に優れる。
【0295】
（実施例３）
次に、図２４を参照して、本発明の実施例３について説明する。実施例３では、凸条部２２の高さＨと、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
次に、図２４を参照して、本発明の実施例３について説明する。実施例３では、凸条部２２の高さＨと、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
【0296】
図２４（ａ）に示すように、実施例３に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例３のモデルは、上記の実施例１のモデルと同様である。凸条部２２の断面形状は、台形状であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。実施例３のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有している。実施例３では、被覆率Ｒｃを４５％に維持しつつ、凸条部２２の高さＨを、１００～２２０ｎｍの範囲で段階的に変更した。
【0297】
実施例３に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：１００～２２０ｎｍ
Ｈｘ ：４５～９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：１００～２２０ｎｍ
Ｈｘ ：４５～９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0298】
その後、上記のように作製した実施例３に係る偏光素子１のモデルについて、凸条部２２の高さＨを変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。入射角度θは、＋４５°とした。なお、Ｔｐ、Ｒｓの値としては、入射光の波長λを４３０～６８０ｎｍの範囲で変化させ、それぞれの波長λの入射光に対して算出された複数のＴｐ、Ｒｓの値の平均値を用いた。また、ＴｐをＴｓで除算することにより、透過光のコントラストＣＲも算出した。
【0299】
上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲと、Ｈとの関係を、図２４（ｂ）～（ｅ）のグラフに示す。
【0300】
図２４に示すように、４５°の斜入射光に対する偏光素子１の各種の特性（Ｔｐ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲ）を良好にするためには、凸条部２２の高さＨは、１６０ｎｍ以上であることが好ましく、１８０ｎｍ以上であることがより好ましく、２２０ｎｍ以上であることが特に好ましいことが分かる。
【0301】
具体的には、Ｔｐに関しては、図２４（ｂ）に示すように、Ｈが１６０ｎｍ以上であれば、Ｔｐが８０％以上になり、高い透過率が得られるので、好ましい。さらに、Ｈが１８０ｎｍ以上であれば、８５％以上のＴｐが得られるので、より好ましい。加えて、Ｈが２２０ｎｍ以上であれば、８７％以上のＴｐが得られるので、特に好ましい。
【0302】
また、Ｔｐ×Ｒｓ特性に関しては、図２４（ｄ）に示すように、Ｈが１６０ｎｍ以上であれば、７０％以上の優れたＴｐ×Ｒｓが得られるので、好ましい。さらに、Ｈが１８０ｎｍ以上であれば、７５％以上のＴｐ×Ｒｓが得られるので、より好ましい。加えて、Ｈが２２０ｎｍ以上であれば、７７％以上のＴｐ×Ｒｓが得られるので、特に好ましい。
【0303】
また、コントラストＣＲに関しては、図２４（ｅ）に示すように、Ｈが１００ｎｍ以上であればよく、これにより、４０以上のＣＲが得られる。Ｈが１６０ｎｍ以上であれば、１５０以上の優れたＣＲが得られるので、好ましい。さらに、Ｈが１８０ｎｍ以上であれば、２５０以上の優れたＣＲが得られるので、より好ましい。加えて、Ｈが２２０ｎｍ以上であれば、５００以上の優れたＣＲが得られるので、特に好ましい。
【0304】
（実施例４）
次に、図２５を参照して、本発明の実施例４について説明する。実施例４では、凸条部２２の先端２２ａを覆う反射膜３０の厚さＤｔ（反射膜３０の先端厚さＤｔ）と、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
次に、図２５を参照して、本発明の実施例４について説明する。実施例４では、凸条部２２の先端２２ａを覆う反射膜３０の厚さＤｔ（反射膜３０の先端厚さＤｔ）と、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
【0305】
図２５（ａ）に示すように、実施例４に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例４のモデルは、上記の実施例１のモデルと同様である。凸条部２２の断面形状は、台形状であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。実施例４のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有している。実施例４では、反射膜３０の先端厚さＤｔを、５～３５ｎｍの範囲で段階的に変更した。
【0306】
実施例４に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：５～３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：５～３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0307】
その後、上記のように作製した実施例４に係る偏光素子１のモデルについて、反射膜３０の先端厚さＤｔを変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲをそれぞれ算出した。入射角度θは、＋４５°とした。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲと、Ｄｔとの関係を、図２５（ｂ）～（ｅ）のグラフに示す。
【0308】
図２５に示すように、４５°の斜入射光に対する偏光素子１の各種の特性（Ｔｐ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲ）を良好にするためには、反射膜３０の先端厚さＤｔは、５ｎｍ以上であることが好ましく、１５ｎｍ以上であることがより好ましいことが分かる。
【0309】
具体的には、Ｔｐに関しては、図２５（ｂ）に示すように、Ｄｔが５ｎｍ以上であれば、Ｔｐが８５％以上になり、高い透過率が得られるので、好ましい。また、Ｒｓに関しては、図２５（ｃ）に示すように、Ｄｔが５ｎｍ以上であれば、Ｒｓが８５％以上になり、高い反射率が得られるので、好ましい。
【0310】
また、Ｔｐ×Ｒｓ特性に関しては、図２５（ｄ）に示すように、Ｄｔが１５ｎｍ以上であれば、７８％以上の優れたＴｐ×Ｒｓが得られるので、より好ましい。
【0311】
また、コントラストＣＲに関しては、図２５（ｅ）に示すように、Ｄｔが５ｎｍ以上であれば、１００以上の優れたＣＲが得られるので、好ましい。さらに、Ｄｔが１５ｎｍ以上であれば、２５０以上の優れたＣＲが得られるので、より好ましい。
【0312】
（実施例５）
次に、図２６を参照して、本発明の実施例５について説明する。実施例５では、凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さＤｓ（反射膜３０の側面厚さＤｓ）と、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
次に、図２６を参照して、本発明の実施例５について説明する。実施例５では、凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さＤｓ（反射膜３０の側面厚さＤｓ）と、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
【0313】
図２６（ａ）に示すように、実施例５に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例５のモデルは、上記の実施例１のモデルと同様である。凸条部２２の断面形状は、台形状であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。実施例５のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有している。実施例５では、反射膜３０の側面厚さＤｓを、５～３５ｎｍの範囲で段階的に変更した。
【0314】
実施例５に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：２０～８０ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：５～３５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：２０～８０ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：５～３５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0315】
その後、上記のように作製した実施例５に係る偏光素子１のモデルについて、反射膜３０の側面厚さＤｓを変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲをそれぞれ算出した。入射角度θは、＋４５°とした。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲと、Ｄｔとの関係を、図２６（ｂ）～（ｅ）のグラフに示す。
【0316】
図２６に示すように、４５°の斜入射光に対する偏光素子１の各種の特性（Ｔｐ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲ）を良好にするためには、反射膜３０の側面厚さＤｓは、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であることが好ましく、１２．５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であることがより好ましく、１５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であることが特に好ましいことが分かる。
【0317】
具体的には、Ｔｐに関しては、図２６（ｂ）に示すように、Ｄｓが１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であれば、Ｔｐが８０％以上になり、高い透過率が得られるので、好ましい。さらに、Ｄｓが１２．５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であれば、Ｔｐが８５％以上になり、より高い透過率が得られるので、より好ましい。さらに、Ｄｓが１５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であれば、Ｔｐが８７％以上になり、より高い透過率が得られるので、特に好ましい。
【0318】
また、Ｒｓに関しては、図２６（ｃ）に示すように、Ｄｓが１０ｎｍ以上であれば、Ｒｓが８０％以上になり、高い反射率が得られるので、好ましい。さらに、Ｄｓが１２．５ｎｍ以上であれば、Ｒｓが８５％以上になり、より高い反射率が得られるので、より好ましい。さらに、Ｄｓが１５ｎｍ以上であれば、Ｒｓが８７％以上になり、より高い反射率が得られるので、特に好ましい。
【0319】
また、Ｔｐ×Ｒｓ特性に関しては、図２６（ｄ）に示すように、Ｄｓが１２．５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であれば、７０％以上の優れたＴｐ×Ｒｓが得られるので、好ましい。さらに、Ｄｓが１５ｎｍ以上、２５ｎｍ以下であれば、７６％以上の優れたＴｐ×Ｒｓが得られるので、より好ましい。
【0320】
また、コントラストＣＲに関しては、図２６（ｅ）に示すように、Ｄｓは１０ｎｍ以上であればよいが、Ｄｓが１２．５ｎｍ以上であれば、５０以上の優れたＣＲが得られるので、好ましい。さらに、Ｄｓが１５ｎｍ以上であれば、１００以上の優れたＣＲが得られるので、より好ましい。
【0321】
（実施例６）
次に、図２７を参照して、本発明の実施例６について説明する。実施例６では、反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃと、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
次に、図２７を参照して、本発明の実施例６について説明する。実施例６では、反射膜３０による凸条部２２の側面２２ｂの被覆率Ｒｃと、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
【0322】
図２７（ａ）に示すように、実施例６に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例６のモデルは、上記の実施例１のモデルと同様である。凸条部２２の断面形状は、台形状であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。実施例６のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有している。実施例６では、反射膜３０により凸条部２２の側面２２ｂを被覆する範囲の高さＨｘを変更することにより、その被覆率Ｒｃを、２０～９０％の範囲で段階的に変更した。
【0323】
実施例６に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：４４～１９８ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：２０～９０％
Ｒｒ ：８０～１０％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：４４～１９８ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：２０～９０％
Ｒｒ ：８０～１０％
θ ：＋４５°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0324】
その後、上記のように作製した実施例６に係る偏光素子１のモデルについて、被覆率Ｒｃを変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲをそれぞれ算出した。入射角度θは、＋４５°とした。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲと、Ｄｔとの関係を、図２７（ｂ）～（ｅ）のグラフに示す。
【0325】
図２７に示すように、４５°の斜入射光に対する偏光素子１の各種の特性（Ｔｐ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲ）を良好にするためには、被覆率Ｒｃは、２５％以上、８０％以下であることが好ましく、３０％以上、７０％以下であることがより好ましく、３０％以上、６０％以下であることがより好ましく、４０％以上、５０％以下であることが特に好ましいことが分かる。
【0326】
具体的には、Ｔｐに関しては、図２７（ｂ）に示すように、Ｒｃが２５％以上、８０％以下であれば、Ｔｐが７５％以上になり、高い透過率が得られるので、好ましい。さらに、Ｒｃが３０％以上、７０％以下であれば、Ｔｐが８０％以上になり、より高い透過率が得られるので、より好ましい。さらに、Ｒｃが４０％以上、５０％以下であれば、Ｔｐが８５％以上になり、より高い透過率が得られるので、特に好ましい。
【0327】
また、Ｒｓに関しては、図２７（ｃ）に示すように、Ｒｃが２０％以上であれば、Ｒｓが８５％以上になり、高い反射率が得られるので、好ましい。
【0328】
また、Ｔｐ×Ｒｓ特性に関しては、図２７（ｄ）に示すように、Ｒｃが２５％以上、８０％以下であれば、Ｔｐ×Ｒｓが７０％以上になり、優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られるので、好ましい。さらに、Ｒｃが３０％以上、７０％以下であれば、Ｔｐ×Ｒｓが７２％以上になり、Ｒｃが３０％以上、６０％以下であれば、Ｔｐ×Ｒｓが７５％以上になり、より優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られるので、より好ましい。さらに、Ｒｃが４０％以上、５０％以下であれば、Ｔｐ×Ｒｓが７７％以上になり、より優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られるので、特に好ましい。
【0329】
また、コントラストＣＲに関しては、図２７（ｅ）に示すように、Ｒｃは２０％以上であればよいが、Ｒｃが３０％以上であれば、１００以上の優れたＣＲが得られるので、好ましい。さらに、Ｒｃが４０％以上であれば、２００以上の優れたＣＲが得られるので、より好ましい。
【0330】
（実施例７）
次に、図２８を参照して、本発明の実施例７について説明する。実施例７では、凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さＤｓ（反射膜３０の側面厚さＤｓ）と、入射角度θと、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
次に、図２８を参照して、本発明の実施例７について説明する。実施例７では、凸条部２２の側面２２ｂを覆う反射膜３０の厚さＤｓ（反射膜３０の側面厚さＤｓ）と、入射角度θと、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
【0331】
図２８（ａ）に示すように、実施例７に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例７のモデルは、上記の実施例１のモデルと同様である。凸条部２２の断面形状は、台形状であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。実施例７のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有している。実施例７では、反射膜３０の側面厚さＤｓを、１７．５～２５ｎｍの範囲で段階的に変更しつつ、入射角度θを０～６０°の範囲で段階的に変更した。
【0332】
実施例７に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：４５ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：１７．５ｎｍ、２２．５ｎｍ、２５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：０～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：４５ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：１７．５ｎｍ、２２．５ｎｍ、２５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：０～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0333】
その後、上記のように作製した実施例７に係る偏光素子１のモデルについて、反射膜３０の側面厚さＤｓと入射角度θを変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。入射角度θは、０～＋６０°の範囲で１５°ごとに段階的に変更した。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓと、Ｄｔとの関係を、図２８（ｂ）～（ｄ）のグラフに示す。
【0334】
図２８に示すように、反射膜３０の側面厚さＤｓを、１７．５～２５ｎｍの範囲で段階的に変化させた場合でも、０°～＋６０°の幅広い入射角度θの斜入射光に対して、偏光素子１は、良好な偏光特性（Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ）を有することが分かる。特に、＋４５°の入射角度θの斜入射光に対して、非常に優れた偏光特性を発揮することが分かる。
【0335】
具体的には、Ｔｐに関しては、図２８（ｂ）に示すように、Ｄｓが１７．５～２５ｎｍの範囲で変化しても、θが＋３０°～＋６０°の範囲であれば、Ｔｐが７５％以上になり、高い透過率が得られるので、好ましい。さらに、θが＋４５°であれば、Ｔｐが８５％以上になり、最も高い透過率が得られるので、より好ましい。
【0336】
また、Ｒｓに関しては、図２８（ｃ）に示すように、０°～＋６０°の幅広い入射角度θの範囲で、Ｒｓが８５％以上になり、高い反射率が得られるので、好ましい。
【0337】
また、Ｔｐ×Ｒｓ特性に関しては、図２８（ｄ）に示すように、Ｄｓが１７．５～２５ｎｍの範囲で変化しても、θが＋３０°～＋６０°の範囲であれば、Ｔｐ×Ｒｓが７０％以上になり、優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られるので、好ましい。さらに、θが＋４５°であれば、Ｔｐ×Ｒｓが７６％以上になり、最も優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られるので、より好ましい。また、４５°±１５°の範囲の入射角度θの斜入射光に対して、Ｔｐ×Ｒｓ特性のバランスが良い。このため、実施例７に係る偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして用いて、画像を投影した場合、観察者から見て、表示画像の明るさのバランスが良好であり、映像状態としても良好になる。
【0338】
（実施例８）
次に、図２９を参照して、本発明の実施例８について説明する。実施例８では、凸条部２２を覆う反射膜３０を片側に偏在させたときの偏在比率と、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
次に、図２９を参照して、本発明の実施例８について説明する。実施例８では、凸条部２２を覆う反射膜３０を片側に偏在させたときの偏在比率と、偏光素子１の偏光特性との関係について検証した。
【0339】
図２９（ａ）に示すように、実施例８に係る偏光素子１のモデルを作製した。実施例８のモデルは、反射膜３０を凸条部２２の片側に偏在させる点を除いては、上記の実施例１のモデルと同様である。凸条部２２の断面形状は、台形状であり、凸条部２２の先端２２ａに向かうほど細くなる先細り形状である。実施例８のグリッド（凸条部２２と反射膜３０を合わせた構造体）は、実施例１と同様に、上述した特殊な樹木形状を有している。
【0340】
実施例８では、凸条部２２の左側の側面２２ｂに関し、当該側面２２ｂを覆う反射膜３０の側面厚さＤｓ（左側）を、２２．５ｎｍに固定し、被覆範囲の高さＨｘ（左側）を、９９ｎｍに固定し、被覆率Ｒｃ（左側）を、４５％に固定した。一方、凸条部２２の右側の側面２２ｂを覆う反射膜３０の側面厚さＤｓ（右側）を、０～２２．５ｎｍの範囲で段階的に変更した。これに合わせて、凸条部２２の右側の側面２２ｂに関し、当該右側の側面２２ｂの被覆範囲の高さＨｘ（右側）を、０～９９ｎｍの範囲で段階的に変更し、被覆率Ｒｃ（右側）を、０～４５％の範囲で段階的に変更した。この結果、グリッド最大幅ＷＭＡＸは、３２．５～５５ｎｍの範囲で段階的に変化した。
【0341】
また、実施例８では、入射角度θとして、凸条部２２の左側に対して斜め方向から入射される＋方向の入射角度（θ＝０°～＋６０°）と、凸条部２２の右側に対して斜め方向から入射される－方向の入射角度（θ＝０°～－６０°）の２方向を用いた。
【0342】
実施例８に係る偏光素子１のモデルの各部の寸法及び形状は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：３２．５ｎｍ、３７．５ｎｍ、４７．５ｎｍ、５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ（左側）：９９ｎｍ
Ｈｘ（右側）：０～９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ（左側）：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ（右側）：０ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ（左側） ：４５％
Ｒｃ（右側） ：０％、２２％、３３％、４５％、
Ｒｒ（左側） ：５５％
Ｒｃ（右側） ：１００％、７８％、６７％、５５％
θ（左側） ：０～＋６０°
θ（右側） ：０～－６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：３２．５ｎｍ、３７．５ｎｍ、４７．５ｎｍ、５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ（左側）：９９ｎｍ
Ｈｘ（右側）：０～９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ（左側）：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ（右側）：０ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ（左側） ：４５％
Ｒｃ（右側） ：０％、２２％、３３％、４５％、
Ｒｒ（左側） ：５５％
Ｒｃ（右側） ：１００％、７８％、６７％、５５％
θ（左側） ：０～＋６０°
θ（右側） ：０～－６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0343】
その後、上記のように作製した実施例８に係る偏光素子１のモデルについて、反射膜３０の左側の側面２２ｂに関するＤｓ（右側）、Ｒｃ（右側）を変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲをそれぞれ算出した。入射角度θは、０～＋６０°の範囲で１５°ごとに段階的に変更した。上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲと、Ｄｔとの関係を、図２９（ｂ）～（ｅ）のグラフに示す。
【0344】
図２９に示すように、反射膜３０を凸条部２２の片側に偏在させた場合、即ち、グリッドが左右非対称である場合であっても、偏光素子１は、良好な偏光特性（Ｔｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓ、ＣＲ）を有することが分かる。
【0345】
具体的には、Ｔｐに関しては、図２９（ｂ）に示すように、反射膜３０が偏在したグリッドに対して、＋方向又は－方向のいずれの方向から斜入射光を入射させた場合であっても、Ｔｐ（＋）及びＴｐ（－）の双方とも、８５％以上になり、グリッドの両側で高い透過率が得られた。この場合、Ｔｐ（＋）とＴｐ（－）の差は、３％以下であり、斜入射光の入射方向により、Ｔｐ（＋）とＴｐ（－）の間に有意差が生じないことが確認された。
【0346】
また、Ｒｓに関しても、図２９（ｃ）に示すように、反射膜３０が偏在したグリッドに対して、＋方向又は－方向のいずれの方向から斜入射光を入射させた場合であっても、Ｒｓ（＋）及びＲｓ（－）の双方とも、８５％以上になり、グリッドの両側で高い反射率が得られた。
【0347】
また、Ｔｐ×Ｒｓ特性に関しても、図２９（ｄ）に示すように、反射膜３０が偏在したグリッドに対して、＋方向又は－方向のいずれの方向から斜入射光を入射させた場合であっても、Ｔｐ×Ｒｓが７５％以上になり、優れたＴｐ×Ｒｓ特性が得られた。
【0348】
また、コントラストＣＲに関しても、図２９（ｅ）に示すように、反射膜３０が偏在したグリッドに対して、＋方向又は－方向のいずれの方向から斜入射光を入射させた場合であっても、優れたＣＲが得られた。さらに、Ｄｓ（右側）が５ｎｍ以上であり、被覆率（左側）が２２％以上であることが好ましく、これにより、１００以上の優れたＣＲが得られた。加えて、Ｄｓ（右側）が１０ｎｍ以上であり、被覆率（左側）が３３％以上であることがより好ましく、これにより、１５０以上のより優れたＣＲが得られた。
【0349】
（反射膜の形状の検証結果：実施例９、従来例４）
次に、図３０及び図３１を参照して、本発明の実施例９（反射膜３０が丸型）と従来例４（反射膜３０が角型）とを比較し、凸条部２２を覆う反射膜３０の形状と、偏光素子１の偏光特性との関係を検証した結果について説明する。
次に、図３０及び図３１を参照して、本発明の実施例９（反射膜３０が丸型）と従来例４（反射膜３０が角型）とを比較し、凸条部２２を覆う反射膜３０の形状と、偏光素子１の偏光特性との関係を検証した結果について説明する。
【0350】
【0351】
実施例９に係る偏光素子１のモデルは、上述した実施例１のモデルと同様に、特殊な樹木形状を有している（図２１等を参照。）。実施例９に係る偏光素子１のグリッドは、ベース部２１と、台形状の断面形状を有する凸条部２２と、当該凸条部２２の頂部（先端２２ａ及び側面２２ｂの上部側）を被覆する反射膜３０とを有している。ただし、実施例９に係る偏光素子１のモデルは、上述した実施例１のモデルと比べて、反射膜３０による凸条部２２の両方の側面２２ｂの被覆率Ｒｃが相違しており、実施例９の被覆率Ｒｃは４５％である。実施例９の反射膜３０は、凸条部２２の頂部を丸く覆い包む形状を有する。実施例９の反射膜３０の表面は、外側に膨らむような丸みを有する略楕円状であり、凸条部２２の幅方向（Ｘ方向）に膨出している。かかる実施例９の反射膜３０の表面は、丸く滑らかに湾曲した曲面形状となっており、角張ったコーナー部や段差部を有していない。以下では、実施例９の反射膜３０を、丸型の反射膜と称する。
【0352】
一方、従来例４に係る偏光素子１のモデルは、実施例９のモデルと比べて、反射膜３０の形状が相違する。従来例４の反射膜３０は、角型形状であり、反射膜３０の頂部の左右両端に角張った２つのコーナー部を有しており、上記の実施例９の反射膜３０のような丸みを帯びた膨出形状（丸型の反射膜）とは相違する。以下では、比較例４の反射膜３０を、角型の反射膜と称する。なお、この従来例４の偏光素子１のモデルは、上述した特許文献７に開示されたワイヤグリッド型偏光子に相当する。
【0353】
このように、従来例４は、実施例９と比べて、反射膜３０の形状が相違するが、それ以外の要件については、実施例９と同一である。
【0354】
実施例９と従来例４の偏光素子１のモデルで共通する各部の寸法は、次のとおりである。
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
Ｐ ：１４４ｎｍ
ＷＴ ：１９ｎｍ
ＷＭ ：３２．５ｎｍ
ＷＢ ：４６ｎｍ
ＷＭＡＸ：５５ｎｍ
Ｈ ：２２０ｎｍ
Ｈｘ ：９９ｎｍ
Ｄｔ ：３５ｎｍ（最大値）
Ｄｓ ：２２．５ｎｍ（最大値）
Ｒｃ ：４５％
Ｒｒ ：５５％
θ ：０°～＋６０°
λ ：４３０～６８０ｎｍ
【0355】
上記のように作製した実施例９と従来例４に係る偏光素子１のモデルについて、入射角度θを変更してシミュレーションを行い、Ｔｐ、Ｒｓ、及びＴｐ×Ｒｓをそれぞれ算出した。入射角度θは、０°～＋６０°とした。
【0356】
上記のようにして算出されたＴｐ、Ｒｓ、Ｔｐ×Ｒｓと、θとの関係を、図３０（ｂ）～（ｄ）のグラフに示す。
【0357】
図３０に示すように、実施例９では、入射角度θが０°～６０°の広い範囲において、７８％以上の非常に高い値のＴｐを確保している。この結果、大きくかつ広い範囲（３０°～６０°）の入射角度θの斜入射光に対して、７３％以上の高いＴｐ×Ｒｓを確保でき、優れた偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）を有することが分かる。特に、θ＝４５°の場合は、Ｔｐは、８７％と非常に高い値であり、Ｔｐ×Ｒｓの値も、７８％と非常に高い値である。よって、実施例９の偏光素子１は、４５°及びその周辺の入射角度θの斜入射光に対して、顕著に優れた透過性及び偏光分離特性を発揮できることが分かる。
【0358】
さらに、図３０に示す実施例９と従来例４との比較結果から分かるように、従来例４では、θ>３０°の範囲では、入射角度θが大きくなるにつれ、Ｔｐ、及びＴｐ×Ｒｓが低下しており、特に、θ>４５°の範囲では、Ｔｐ、及びＴｐ×Ｒｓが急激に低下している。
【0359】
これに対し、実施例９では、０°≦θ≦４５°の範囲では、θが大きくなるにつれ、Ｔｐ及びＴｐ×Ｒｓはむしろ上昇しており、Ｔｐ及びＴｐ×Ｒｓの高い値を維持できている。さらに、実施例９では、４５°<θ≦６０°の範囲では、θが大きくなっても、Ｔｐ及びＴｐ×Ｒｓの低下の度合いは、従来例４と比べて大幅に抑制されており、Ｔｐ及びＴｐ×Ｒｓの高い値を維持できている。特に、θ＝４５°の場合には、実施例９は、従来例４の場合よりも、５％以上も高いＴｐとＴｐ×Ｒｓを得ることができる。また、θ＝６０°の場合には、実施例９は、従来例４の場合よりも、７％以上も高いＴｐとＴｐ×Ｒｓを得ることができる。このように、実施例９では、大きくかつ幅広い入射角度θの範囲（３０°～６０°、特に、４５°～６０°）において、顕著に優れた透過性（透過率Ｔｐ）とＴｐ×Ｒｓ特性が得られる。
【0360】
また、Ｒｓに関しては、実施例９は、従来例４と比較して、有意差のない高反射率が得られる。
【0361】
また、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として要求されるＴｐ×Ｒｓ特性に関しては、実施例９は、従来例４よりも優れており、入射角度θ＝４５°の場合に、最も高いＴｐ×Ｒｓ特性が得られる。また、入射角度θ＝３０°～６０°の範囲においても、実施例９は、従来例４よりも良好な特性を得ることができ、大きくかつ幅広い範囲の入射角度θの斜入射光に対して、従来例４より、Ｔｐ×Ｒｓ特性が優れている。さらに、実施例９では、４５°±１５°の範囲の入射角度θの斜入射光に対して、Ｔｐ×Ｒｓ特性のバランスが良い。このため、実施例９に係る偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして用いて、画像を投影した場合、観察者から見て、表示画像の明るさのバランスが良好であり、映像状態としても良好になる。
【0362】
このように、偏光素子１を偏光ビームスプリッタとして使用する場合、実施例９は、従来例４と比べて、３０°～６０°の大きくかつ広い範囲の入射角度θの斜入射光、特に、４５°の斜入射光に対して、Ｐ偏光の透過性（透過率Ｔｐ）と偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）が顕著に優れていることが分かる。よって、斜入射光に対して、偏光ビームスプリッタで要求される偏光分離特性を十分に満足できるといえる。
【0363】
以上のように、丸型の反射膜３０を有する実施例９は、角型の反射膜３０を有する従来例４と比べて、斜入射光の入射角度θに対する依存性が低く、斜入射光の透過性と、偏光ビームスプリッタとしての偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）に優れる。この理由について、図３１を参照して以下に説明する。
【0364】
図３１に示すように、ワイヤグリッド偏光素子１における入射光の透過率は、基本的には、実効的なグリッド幅ＷＡとギャップ幅ＷＧとの比（ＷＧ／ＷＡ）によって決まる。グリッド幅ＷＡは、入射光の進行方向に対して垂直な方向における１つの反射膜３０の幅であり、ギャップ幅ＷＧは、入射光の進行方向に対して垂直な方向における相隣接する２つの反射膜３０の隙間の幅である。グリッド構造体２０の１ピッチに占める反射膜３０の幅（金属グリッド部の幅）が小さいほど、当該小さい幅の反射膜３０で反射する入射光が減るので、入射光の透過率は大きくなる。
【0365】
ここで、図３１に示すように、入射光が偏光素子１の斜め方向から入射する場合（即ち、θ>０°の場合）を考える。この場合、反射膜３０が丸型である実施例９では、反射膜３０が角型である従来例４と比べて、斜め方向から見た実効的なグリッド幅ＷＡが小さくなり、斜め方向から見たギャップ幅ＷＧが大きくなる。したがって、偏光素子１に対して斜入射光が入射する場合、実施例９の透過率Ｔｐは、従来例４の透過率Ｔｐよりも高くなる。この結果、実施例９のＴｐ×Ｒｓ特性は、従来例４よりも優れることになる。例えば、斜入射光の入射角度θが４５°である場合、実施例９の透過率ＴｐとＴｐ×Ｒｓはそれぞれ、従来例４よりも約５％高くなり、θが６０°である場合、実施例９の透過率ＴｐとＴｐ×Ｒｓはそれぞれ、従来例４よりも約７％高くなることが分かる（図３０（ｂ）（ｄ）参照）。
【0366】
以上の理由から、丸型の反射膜３０を有する実施例９は、角型の反射膜３０を有する従来例４と比べて、斜入射光の入射角度θに対する依存性が低く、斜入射光の透過性と、偏光ビームスプリッタとしての偏光分離特性（Ｔｐ×Ｒｓ特性）に優れるといえる。
【0367】
（放熱性の検証結果）
次に、本発明の実施例に係る無機材料と有機材料からなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１と、従来例に係る有機材料からなるフィルムタイプのワイヤグリッド偏光素子とを比較し、偏光素子１の放熱性を検証した結果について説明する。
次に、本発明の実施例に係る無機材料と有機材料からなるハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１と、従来例に係る有機材料からなるフィルムタイプのワイヤグリッド偏光素子とを比較し、偏光素子１の放熱性を検証した結果について説明する。
【0368】
上述したように、上記の本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１によれば、基板１０は、耐熱性に非常に優れたガラス等の無機材料からなる。さらに、基板１０上に設けられるグリッド構造体２０のベース部２１と複数の凸条部２２が、耐熱性を有する有機材料で一体形成されている。このように、本実施形態に係るワイヤグリッド偏光素子１は、有機材料と無機材料とを組み合わせたハイブリッド型の偏光素子である。したがって、偏光素子１全体の熱抵抗Ｒ［ｍ２・Ｋ／Ｗ］が小さく、グリッド構造体２０から基板１０へ効率的に熱を逃がすことができるので、放熱性に優れると考えられる。
【0369】
一方、従来例のフィルムタイプのワイヤグリッド偏光素子は、主に有機材料からなるため、耐熱性（１００℃程度）が低い。また、基板（ベースフィルム）や両面テープ（ＯＣＡ）、及びグリッド構造体からなる有機材料層の総厚が大きくなるので、その有機材料層の熱抵抗Ｒも大きくなってしまうと考えられる。
【0370】
したがって、本実施形態に係るハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１は、有機材料からなる従来のフィルムタイプの偏光素子（耐熱性：１００℃程度）と比べて、耐熱性及び放熱性に優れており、例えば２００℃程度までの高温環境下における耐熱性を有する。よって、本実施形態に係るハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１は、優れた偏光特性を実現しつつ、良好な放熱特性を発揮できると考えられる。
【0371】
そこで、本発明のハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子の実施例と、従来例のフィルムタイプのワイヤグリッド偏光素子を実際に作製し、それらの熱抵抗Ｒや放熱性を検証した。
【0372】
表１に、一般的な基材材料の種類と、熱伝導率λ［Ｗ／ｍ・Ｋ］を示す。表２に、本発明の実施例に係るハイブリッド型のワイヤグリッド偏光素子１と、従来例に係るフィルムタイプのワイヤグリッド偏光素子について、有機材料（ＰＭＭＡ）からなる各層の厚さや、有機材料（ＰＭＭＡ）からなる複数層全体の厚さ（総厚ＤＡＬＬ）、熱抵抗Ｒ［ｍ２・Ｋ／Ｗ］を示す。
【0373】
【表1】
【0374】
【表2】
【0375】
表２に示すように実施例に係るハイブリッド型の偏光素子１では、グリッド構造体２０を構成するベース部２１及び凸条部２２が有機材料で形成されており、基板は無機材料で形成される。一方、従来例に係るフィルムタイプの偏光素子では、基板と、グリッド構造体を構成するベース部と、当該ベース部と基板を接着するための両面テープの全てが、有機材料で形成される。ここで、有機材料としては、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）を用いた。この結果、実施例に係るハイブリッド型の偏光素子１のＰＭＭＡ材の総厚ＤＡＬＬは、３０２００［ｎｍ］となる。一方、従来例に係るフィルムタイプの偏光素子のＰＭＭＡ材の総厚ＤＡＬＬは、２５５０００［ｎｍ］となり、実施例のＤＡＬＬと比べて大幅に大きい。
【0376】
表１に示すように、ＰＭＭＡの熱伝導率λは、０．２１［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。熱抵抗Ｒは、「材料の厚みＤＡＬＬ」を「熱伝導率λ」で除算して得られる（Ｒ＝ＤＡＬＬ／λ）。よって、実施例に係るハイブリッド型の偏光素子１のグリッド構造体２０の熱抵抗Ｒは、０．０００１４４［ｍ２・Ｋ／Ｗ］となる。一方、従来例に係るフィルムタイプの偏光素子の熱抵抗Ｒは、０．００１２１４［ｍ２・Ｋ／Ｗ］となる。
【0377】
したがって、本発明の実施例に係るハイブリッド型の偏光素子１を用いることにより、従来例に係るフィルムタイプの偏光素子と比べて、ＰＭＭＡ材からなるグリッド構造体２０の熱抵抗Ｒの値を、約１／８．４にまで低減することができる。よって、本発明の実施例に係るハイブリッド型の偏光素子１によれば、有機材料（例えばＰＭＭＡ）からなるグリッド構造体２０の熱を、無機材料よりも耐熱性と放熱性に優れた無機材料からなる基板１０を介して、外部に効率的に逃がして、放熱することができる。ゆえに、本発明の実施例に係るハイブリッド型の偏光素子１は、従来例と比べて、非常に優れた耐熱性と放熱性を有する。
【0378】
なお、上記の実施例では、グリッド構造体２０の材料としてＰＭＭＡを用いたが、かかる例に限定されず、本発明のグリッド構造体の材料として、ＰＭＭＡ以外の各種の有機材料を用いてもよい。
【0379】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【0380】
本実施形態によれば、良好な偏光特性を有し、放熱性や製造時のコストの悪化を招くことがなく、広範囲な入射角度の光に対する透過性に優れた偏光素子及び偏光素子の製造方法を提供することが可能となる。また、本実施形態によれば、偏光特性及び耐熱性に優れた投影表示装置及び該投影表示装置を備えた車両を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【0381】
１ ワイヤグリッド偏光素子
２ 光源
３ 表示素子
４ 反射器
５ 表示面
６ カバー部
１０ 基板
２０ グリッド構造体
２１ ベース部
２２ 凸条部
２３ グリッド構造体材料
２４ 凹部
３０ 反射膜
４０ 保護膜
５０ 放熱部材
６０ 原盤
６１ 原盤用基材
６２ 原盤用金属膜
６３ 凸部
６４ 離型膜コート
６５ 凹溝
７０ レジストマスク
８０ 金属膜
１００ ヘッドアップディスプレイ装置
２００ 投影表示装置
２１０ 光源
２２０ ＰＳコンバータ
２３０ 偏光ビームスプリッタ
２４０ 反射型液晶表示素子
２５０ レンズ
２６０ 光吸収体
ＴＳ 基板の厚さ
ＴＢ ベース部の厚さ
Ｐ 凸条部のピッチ
Ｈ 凸条部の高さ
Ｈｘ 反射膜が凸条部の側面を覆う高さ範囲
Ｄｓ 反射膜の側面厚さ
Ｄｔ 反射膜の先端厚さ
ＷＭＡＸ 凸条部を覆い包む反射膜の最大幅（グリッド最大幅）
ＷＢ 凸条部の底部の幅（グリッド底部幅）
ＷＴ 凸条部の頂部の幅（凸条部頂部幅）
ＷＡ 実効的なグリッド幅
ＷＧ ギャップ幅
２ 光源
３ 表示素子
４ 反射器
５ 表示面
６ カバー部
１０ 基板
２０ グリッド構造体
２１ ベース部
２２ 凸条部
２３ グリッド構造体材料
２４ 凹部
３０ 反射膜
４０ 保護膜
５０ 放熱部材
６０ 原盤
６１ 原盤用基材
６２ 原盤用金属膜
６３ 凸部
６４ 離型膜コート
６５ 凹溝
７０ レジストマスク
８０ 金属膜
１００ ヘッドアップディスプレイ装置
２００ 投影表示装置
２１０ 光源
２２０ ＰＳコンバータ
２３０ 偏光ビームスプリッタ
２４０ 反射型液晶表示素子
２５０ レンズ
２６０ 光吸収体
ＴＳ 基板の厚さ
ＴＢ ベース部の厚さ
Ｐ 凸条部のピッチ
Ｈ 凸条部の高さ
Ｈｘ 反射膜が凸条部の側面を覆う高さ範囲
Ｄｓ 反射膜の側面厚さ
Ｄｔ 反射膜の先端厚さ
ＷＭＡＸ 凸条部を覆い包む反射膜の最大幅（グリッド最大幅）
ＷＢ 凸条部の底部の幅（グリッド底部幅）
ＷＴ 凸条部の頂部の幅（凸条部頂部幅）
ＷＡ 実効的なグリッド幅
ＷＧ ギャップ幅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】