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WO2018105586A1 - 光学部材および当該光学部材を用いた液晶パネル、並びにそれらの製造方法 - Google Patents

光学部材および当該光学部材を用いた液晶パネル、並びにそれらの製造方法 Download PDF

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WO2018105586A1
WO2018105586A1 PCT/JP2017/043568 JP2017043568W WO2018105586A1 WO 2018105586 A1 WO2018105586 A1 WO 2018105586A1 JP 2017043568 W JP2017043568 W JP 2017043568W WO 2018105586 A1 WO2018105586 A1 WO 2018105586A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical member
wire grid
cover
substrate
light
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2017/043568
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English (en)
French (fr)
Inventor
粟屋信義
田名網克周
田中覚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Scivax Corp
Original Assignee
Scivax Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to CN201780073924.6A priority patent/CN110023799A/zh
Priority to US16/466,371 priority patent/US20200089048A1/en
Publication of WO2018105586A1 publication Critical patent/WO2018105586A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G02—OPTICS
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    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133548—Wire-grid polarisers

Definitions

  • the present invention relates to an optical member, a liquid crystal panel using the optical member, and a manufacturing method thereof.
  • a liquid crystal display device comprises a liquid crystal panel by disposing polarizing plates on both surfaces of a liquid crystal cell in which a liquid crystal material is sandwiched between glass substrates having transparent electrodes.
  • the conventional wire grid polarizer has a structure in which a line pattern with a high aspect ratio of a metal such as Al is exposed, and is easily damaged. Therefore, the handling method and the manufacturing method are limited.
  • Patent Document 1 there is one in which a metal is embedded in a dielectric and a cover is formed on the upper layer (for example, Patent Document 1).
  • the strength of the wire grid is structurally improved, and a TFT and a transparent electrode can be directly formed on the upper cover, which enables integration with the liquid crystal cell.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an optical member having high mechanical strength and high optical characteristics such as transmittance, a liquid crystal panel using the optical member, and a method for manufacturing the same.
  • the purpose is to provide.
  • an optical member of the present invention includes a substrate made of a material transparent to light having a wavelength in a use band, and a wire in which a plurality of convex portions are arranged in a line-and-space pattern on the substrate.
  • the grid portion is made of a dielectric that is transparent to the light in the use band, and is formed between the cover that covers the wire grid portion and the adjacent convex portions of the wire grid portion, and the apexes of the adjacent convex portions And a gap projecting toward the cover from a straight line connecting the two.
  • the gap portion has a length of a portion protruding to the cover side from a straight line connecting the vertices of the convex portion with respect to the height of the convex portion being 10% or more.
  • gap part may protrude in the said board
  • the gap has a width of at least two-thirds of the width of the concave portion at a half or more of the depth of the concave portion formed between the convex portions.
  • the substrate may have a phase difference element structure that imparts a phase difference to light on a surface opposite to a surface on which the wire grid portion is disposed.
  • the surface opposite to the surface on which the wire grid portion is arranged is formed flat with a flatness of less than 10 nm.
  • a thin film transistor is provided on the surface of the cover opposite to the surface on which the wire grid portion is disposed or on the surface of the substrate on the opposite side to the surface on which the wire grid portion is disposed. May be.
  • the liquid crystal panel of the present invention is characterized in that a liquid crystal cell is integrally formed on the surface of the optical member of the present invention described above.
  • the optical member of the present invention is an optical member for polarizing ultraviolet rays in an ultraviolet irradiation device for forming an alignment film, wherein the substrate and the cover are made of a material transparent to ultraviolet rays.
  • the thickness of the cover is such that the transmitted light in the use band is strengthened by interference.
  • the optical member manufacturing method of the present invention includes a substrate made of a material transparent to light having a wavelength in the use band, a metal layer formed on the substrate, a metal layer made of a metal or a metal oxide, and a wavelength in the use band.
  • the wire grid formation step it is preferable to leave a part of the mask layer at least 10% of the thickness of the metal layer.
  • a flattening step of flattening the surface of the cover to a flatness of less than 10 nm.
  • the liquid crystal panel manufacturing method of the present invention is characterized in that a liquid crystal cell is integrally formed on the surface of the optical member of the present invention described above.
  • the optical member of the present invention can prevent mechanical deterioration and chemical deterioration such as oxidation without deteriorating the optical characteristics of the wire grid.
  • integration with the liquid crystal cell can be realized, and the liquid crystal panel can be made thin, and the mechanical strength can be improved.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the model of the optical member of the simulation 1. It is a graph which shows the optical characteristic (transmittance) of the simulation 1. It is a graph which shows the optical characteristic (extinction ratio) of the simulation 1.
  • FIG. 2 It is a schematic sectional drawing which shows the model of the optical member of the simulation 2.
  • FIG. 2 It is a graph which shows the optical characteristic (transmittance) of the simulation 2.
  • FIG. It is a graph which shows the optical characteristic (extinction ratio) of the simulation 2.
  • FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the model of the optical member of the simulation 3. It is a graph which shows the optical characteristic (transmittance) of the simulation 3. It is a graph which shows the optical characteristic (transmittance) of the simulation 4.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the model of the optical member of the simulation 5.
  • FIG. It is a graph which shows the optical characteristic (transmittance) of the simulation 5.
  • FIG. It is a graph which shows the optical characteristic (extinction ratio) of the simulation 5.
  • the optical member of the present invention is mainly composed of a substrate 1, a wire grid part 2, a cover 3, and a gap part 4.
  • the substrate 1 is made of a material transparent to light having a wavelength in the use band, and is for supporting the wire grid portion 2.
  • the material of the substrate 1 may be any material as long as it is transparent with respect to light having a wavelength in the use band.
  • an inorganic compound such as quartz glass or non-alkali glass, or transparent Resin etc. can be used.
  • an inorganic compound such as quartz glass or alkali-free glass is suitable in consideration of heat resistance and transparency. Yes.
  • the substrate 1 may be provided with a phase difference element structure 11 for imparting a phase difference to light on a surface opposite to the surface on which the wire grid portion 2 is arranged.
  • the phase difference element structure 11 may be anything as long as it can give a phase difference to the electromagnetic wave transmitted through the phase difference element structure 11. For example, a line-and-line having a convex part and a concave part having a width smaller than the wavelength ⁇ . It can be formed in a space.
  • the wire grid part 2 is a part in which a plurality of convex parts 21 are arranged in a line-and-space manner on the substrate 1 and functions as a polarizer that transmits the P-polarized component of incident light and reflects the S-polarized component.
  • the material of the convex portion 21 may be set as appropriate according to the wavelength of the light use band.
  • a metal or metal oxide such as aluminum (Al), silver (Ag), or amorphous silicon can be used.
  • aluminum (Al) is desirable because it has high reflectivity, is inexpensive, and is easy to dry-etch.
  • the convex portion 21 may have a multilayer structure made of a plurality of materials.
  • the wire grid portion 2 is preferable in that the narrower the pitch of the convex portions 21 and the higher the aspect ratio, the higher the extinction ratio can be obtained over a wide wavelength range, particularly a short wavelength range.
  • the pattern of the wire grid portion 2 has a pitch of 200 nm or less, preferably 100 nm or less.
  • the aspect ratio of the convex portion 21 of aluminum (Al) is 4 or more, preferably 5 or more.
  • the cover 3 is made of a dielectric that is transparent with respect to light having a wavelength in the use band, is formed so as to be integrated with the wire grid portion 2, and covers the wire grid portion 2. Thereby, the intensity
  • a polarizer is used in an ultraviolet irradiation device for manufacturing an alignment film of a liquid crystal panel.
  • the polarizer is likely to be very hot when irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less.
  • the polarizer is a wire grid using aluminum
  • the cover 3 when the temperature reaches a high temperature of 200 ° C. or higher, the aluminum is oxidized and deteriorated.
  • the wire grid part 2 is covered with the cover 3 as in the optical member of the present invention, the oxidation of aluminum can be prevented and the deterioration of the wire grid part can be prevented.
  • the side wall portion of the convex portion 21 of the wire grid portion 2 is thinly covered with the dielectric of the cover 3.
  • the cover 3 preferably has a flat surface 31 opposite to the surface on which the wire grid portion 2 is disposed. Thereby, a thin film transistor (TFT) and a transparent electrode can be directly formed on the cover 3, and integration with a liquid crystal cell is attained.
  • the cover 3 preferably has a flatness on the surface side in a range of one cycle of line and space of less than 10 nm.
  • the transparent dielectric can be appropriately selected according to the purpose of use of the optical member. For example, silicon dioxide (SiO 2 ) or the like can be used.
  • a silicon oxide film made of silicon dioxide (SiO 2 ) is preferable because it has a relatively low dielectric constant and is close to glass, which is the base substrate material of the liquid crystal cell.
  • the thickness of the cover 3 is preferably such that the transmitted light of the light in the use band is strengthened by interference.
  • the ultraviolet rays used in the ultraviolet irradiation device are often used having a wavelength of 254 nm or 313 nm. Accordingly, the thickness of the cover may be adjusted so that the transmitted light of 254 nm or 313 nm ultraviolet rays is strengthened by interference.
  • the gap 4 is formed in the recess 22 between the adjacent protrusions 21 of the wire grid 2.
  • the gap 4 may be filled with a gas such as air. Accordingly, since a gas such as air having a dielectric constant close to 1 is provided between the convex portions 21, the light transmittance in the wire grid portion 2 compared to the case where the material of the cover 3 is filled between the convex portions 21. Can be improved. Note that the gap 4 may be in a vacuum state.
  • the gap portion 4 is formed as large as possible in the concave portion 22 formed between the adjacent convex portions 21. Specifically, it is preferable that the width of the gap portion 4 with respect to the width of the concave portion 22 is not less than two-thirds of the depth of the concave portion 22 or more.
  • the gap 4 may be formed so as to protrude toward the cover 3 (opposite side of the substrate 1) from a straight line connecting the apexes 21 a of the adjacent convex portions 21.
  • the length of the protruding portion is 10% or more, preferably 20% or more of the height of the convex portion 21.
  • the gap 4 may be formed so as to protrude toward the substrate 1 from a straight line connecting the bottoms 21b of the adjacent convex portions 21.
  • the protective substrate 6 may be bonded to the surface of the retardation element structure 11.
  • an inorganic compound such as quartz glass or non-alkali glass, a transparent resin, or the like can be used.
  • the optical member of the present invention formed as described above can integrally form the liquid crystal cell 7 on the surface 31 of the cover 3 as shown in FIGS.
  • the liquid crystal cell 7 has at least a liquid crystal and can rotate the polarization direction of linearly polarized light.
  • the liquid crystal cell 7 may be any one as long as it is conventionally known.
  • the liquid crystal cell 7 includes a liquid crystal or a spacer sealed between alignment films.
  • a glass substrate 81, a polarizing plate 82, a transparent electrode 83 such as ITO, and the like are further formed on the liquid crystal cell 7, a glass substrate 81, a polarizing plate 82, a transparent electrode 83 such as ITO, and the like are further formed.
  • the optical member manufacturing method of the present invention mainly includes a multilayer formation process, a wire grid part formation process, and a cover film formation process.
  • the multi-layer forming step includes a substrate 1 made of a material transparent to light having a wavelength in the use band, and a metal formed on the substrate 1 or a metal made of a metal oxide. It is for forming the layer 20 and the mask layer 30 for forming the concavo-convex structure that functions as a wire grid on the metal layer 20 while being made of a dielectric that is transparent to light having a wavelength in the use band. .
  • the metal layer 20 is a layer that forms the wire grid portion 2 in the optical member of the present invention described above.
  • the metal layer 20 may be formed on the substrate 1 by a known technique such as CVD such as thermal CVD or plasma CVD, PVD such as sputtering, or the like.
  • the mask layer 30 is formed on the metal layer 20 and has an uneven structure for a mask for forming an uneven structure functioning as a wire grid on the metal layer 20.
  • the mask layer 30 becomes a part of the cover 3 in the cover film forming process. Therefore, the material of the mask layer 30 is preferably the same as the material of the cover 3. Further, the thickness of the mask layer 30 is preferably adjusted so that a part of the mask layer 30 remains 10% or more, preferably 20% or more of the thickness of the metal layer 20 after the etching in the wire grid portion forming step. .
  • the mask layer 30 is formed by first forming a premask layer on the metal layer 20 by a known technique such as CVD such as thermal CVD or plasma CVD, PVD such as sputtering, or the like.
  • a concavo-convex structure for a mask is formed on the premask layer.
  • the concavo-convex structure for the mask may be formed in any way, but for example, a conventionally known method such as an imprint technique, a photolithography technique, or etching may be used.
  • etching is performed using the mask layer 30 as a mask to form a concavo-convex structure functioning as a wire grid in the metal layer 20 leaving a part of the mask, as shown in FIG. belongs to.
  • a conventionally known etching method such as dry etching may be used.
  • the dielectric grown from the side wall portion of the mask layer 30 remaining on the convex portion 21 is changed to the dielectric grown from the side wall portion of the mask layer 30 remaining on the adjacent convex portion 21.
  • the depth of the recess 22 is preferably set to a size that allows the gap 4 to protrude toward the substrate 1 from the straight line connecting the bottoms 21b of the adjacent protrusions 21 even after the cover film forming step.
  • the cover 3 made of a dielectric material transparent to light having a wavelength in the use band is formed on the uneven structure.
  • the cover 3 may be formed by a known technique such as CVD such as thermal CVD or plasma CVD, PVD such as sputtering, or the like. It is preferable that the vapor deposition is anisotropic growth that is fast at the top of the convex portion 21 and slow at the side wall of the convex portion 21 and the bottom of the concave portion 22. Thereby, the space
  • the transparent dielectric can be suitably selected according to the intended use of the optical member, for example, it can be used a silicon dioxide (SiO 2) or the like.
  • a silicon oxide film made of silicon dioxide (SiO 2 ) is preferable because it has a relatively low dielectric constant and is close to glass, which is a material for a liquid crystal base substrate.
  • the silicon oxide film is formed by, for example, CVD. In the case of thermal CVD, silane and oxygen are used as reaction gases, and the substrate temperature is from 300 ° C. to 400 ° C.
  • silane and oxygen or tetraethoxysilane (TEOS) and oxygen are used as gases, and the film is formed at a substrate temperature of 200 ° C. to 400 ° C.
  • a thin film is formed on the side wall of the lower part of the convex part 21 of the wire grid part 2, and the thickness of the side wall at the upper part of the convex part 21 increases with the height, and the side wall is adjacent in a region higher than the vertex 21 a of the convex part 21.
  • a continuous film is formed on the surface.
  • a flattening step for flattening the surface of the cover 3 may be provided after the cover film forming step.
  • the flatness of the cover surface is preferably less than 10 nm.
  • a planarization method a conventionally known method may be used.
  • the surface of the silicon oxide film can be planarized by etch back or polishing.
  • a liquid crystal panel can be manufactured integrally with the optical member of the present invention through a liquid crystal cell forming step of forming a liquid crystal cell on the surface of the optical member.
  • the optical characteristics of the optical member depending on the presence / absence of the gap 4 and the shape of the gap 4 were calculated using simulation.
  • a software DiffractMOD manufactured by Synopsys, Inc. was used for the simulation.
  • the optical member includes a substrate 1 made of silicon dioxide (SiO 2 ), a line-and-space wire grid portion 2 made of aluminum (Al) formed on the substrate 1, and a dioxide dioxide.
  • the cover 3 is made of silicon (SiO 2 ) and covers the upper surface of the wire grid portion 2 with a thickness of 200 nm.
  • the wire grid portion 2 is a rectangle having a line cross section (convex portion 21) having a width of 40 nm and a height of 180 nm, the pitch of the convex portions 21 is 100 nm, and the width of the concave portions 22 formed between the convex portions 21 is.
  • the thickness was 60 nm.
  • the cross-sectional shape of the gap 4 in the recess 22 is an isosceles triangle with the bottom side of the recess 22 being a rectangle and the tip of the top being the bottom side of the rectangle.
  • the width of the rectangle was 50 nm
  • the height was 140 nm
  • the width of the base of the isosceles triangle was 50 nm
  • the height was 120 nm.
  • the thickness of silicon dioxide (SiO 2 ) between the side wall of the convex portion 21 and the gap portion 4 on the bottom surface side of the concave portion 22 was set to 5 nm (Example 1-A).
  • the optical member of the present invention (Example 1-A) has optical characteristics of the wire grid portion 2 as compared with the conventional one without the cover 3 (Comparative Example 1-B). There was no noticeable deterioration. Further, even when the concave portion 22 of the wire grid portion 2 was a complete gap (Comparative Example 1-C), the same optical characteristics were exhibited.
  • the optical member includes a substrate 1 made of silicon dioxide (SiO 2 ), a line-and-space wire grid portion 2 made of aluminum (Al) formed on the substrate 1, and a dioxide dioxide.
  • the cover 3 is made of silicon (SiO 2 ) and covers the upper surface of the wire grid portion 2 with a thickness of 200 nm.
  • the wire grid portion 2 is a rectangle having a line cross section (convex portion 21) having a width of 40 nm and a height of 200 nm. The thickness was 60 nm.
  • the cross-sectional shape of the cavity 4 in the recess 22 was an isosceles triangle with the bottom half of the recess 22 being a rectangle and the tip of the top being the bottom of the rectangle.
  • the height of the rectangle was 100 nm
  • the height of the isosceles triangle was 200 nm.
  • the thickness of silicon dioxide (SiO 2 ) between the side wall of the convex portion 21 and the rectangular gap 4 is 5 nm (Example 2-A), 10 nm (Example 2-B).
  • Three cases of 20 nm (Example 2-C) were examined.
  • FIG. 15 shows the result of calculating the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance (light intensity of P-polarized outgoing light / light intensity of incident light of P-polarized light) at this time.
  • FIG. 16 shows the result of calculation regarding the relationship between the wavelength of incident light and the extinction ratio (transmittance of P-polarized light / transmittance of S-polarized light).
  • substrate 1 is not taken into calculation. As shown in FIGS.
  • the thickness of silicon dioxide (SiO 2 ) on the side wall of the convex portion 21 is mainly 10 nm or less (at half or more of the height of the convex portion 21), that is, the gap with respect to the width of the concave portion 22. If the width of the main portion 4 (at half or more of the depth of the concave portion 22) is 2/3 or more (67% or more), an optical member that does not significantly deteriorate the optical characteristics of the wire grid portion 2 can be provided. I understand.
  • the optical member includes a substrate 1 made of silicon dioxide (SiO 2 ), a line-and-space wire grid portion 2 made of aluminum (Al) formed on the substrate 1, and a dioxide dioxide.
  • the cover 3 is made of silicon (SiO 2 ) and covers the upper surface of the wire grid portion 2 with a thickness of 200 nm.
  • the wire grid portion 2 is a rectangle having a line cross section (convex portion 21) having a width of 40 nm and a height of 180 nm. The thickness was 60 nm.
  • the cross-sectional shape of the gap 4 in the recess 22 is an isosceles triangle with the bottom side of the recess 22 being a rectangle and the tip of the top being the bottom side of the rectangle.
  • the thickness of silicon dioxide (SiO 2 ) between the side wall of the convex portion 21 and the rectangular gap 4 is 5 nm, the width of the rectangle is 50 nm, the width of the base of the isosceles triangle is 50 nm, and the height is 120 nm. did.
  • the height of the rectangular space 4 is 100 nm (Example 3-A), 140 nm (Example 3-B), 180 nm (Example 3-C), 200 nm (Example).
  • FIG. 18 shows the result of calculating the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance (light intensity of P-polarized outgoing light / light intensity of incident light of P-polarized light) at this time.
  • substrate 1 is not taken into calculation.
  • the rectangular height of the gap 4 is 7/9 or more (78% or more) of the depth of the recess 22 (Example 3-B, Example 3-C, Example 3).
  • the optical characteristics of the wire grid part 2 were almost the same as the conventional one (Comparative Example 3-E).
  • FIG. 19 shows the result of calculating the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance (light intensity of P-polarized outgoing light / light intensity of incident light of P-polarized light) at this time.
  • substrate 1 is not taken into calculation. As shown in FIG.
  • Example 1-A the optical member of the present invention
  • Comparative Example 1-B the conventional one without the cover 3 for ultraviolet rays having a wavelength of 350 nm or more. No significant deterioration was observed in the optical characteristics of the wire grid part 2.
  • Simulation 5 In order to make the wire grid portion of the optical member a more suitable configuration, assuming that it is used in an ultraviolet light region having a wavelength shorter than that of visible light, such as an ultraviolet irradiation device for an alignment film, each of simulation 1 The size of the wire grid part 2 and the gap part 4 of the optical member was reduced to 70%. For the optical member, the optical characteristics in the ultraviolet region were simulated.
  • the part 2 and the cover 3 made of silicon dioxide (SiO 2 ) and covering the upper surface of the wire grid part 2 with a thickness of 200 nm were used.
  • the wire grid portion 2 has a line cross section (convex portion 21) of a rectangle having a width of 28 nm and a height of 126 nm, the pitch of the convex portions 21 is 70 nm, and the width of the concave portion 22 formed between the convex portions 21 The thickness was 42 nm.
  • the cross-sectional shape of the gap 4 in the recess 22 is an isosceles triangle with the bottom side of the recess 22 being a rectangle and the tip of the top being the bottom side of the rectangle.
  • the width of the rectangle was 35 nm
  • the height was 98 nm
  • the width of the base of the isosceles triangle was 35 nm
  • the height was 84 nm.
  • the thickness of silicon dioxide (SiO 2 ) between the side wall of the convex portion 21 and the gap portion 4 on the bottom surface side of the concave portion 22 was set to 3.5 nm (Example 5-A).
  • FIG. 21 shows the calculation result of the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance (light intensity of P-polarized outgoing light / light intensity of incident light of P-polarized light).
  • FIG. 22 shows the result of calculation regarding the relationship between the wavelength of incident light and the extinction ratio (transmittance of P-polarized light / transmittance of S-polarized light).
  • substrate 1 is not taken into calculation. As shown in FIGS.
  • the optical member of the present invention (Example 5-A) is different from the conventional one without the cover 3 (Comparative Example 5-B) for ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm. In comparison, the optical characteristics of the wire grid portion 2 were not significantly deteriorated.

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Abstract

機械的強度が高く、透過率等の光学特性の高い光学部材および当該光学部材を用いた液晶パネル並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。使用帯域の波長の光に対して透明な材料からなる基板１と、基板１上に複数の凸部21がラインアンドスペース状に配置されるワイヤグリッド部２と、使用帯域の光に対して透明な誘電体からなり、ワイヤグリッド部２を覆うカバー３と、ワイヤグリッド部２の隣接する凸部21間に形成され、当該隣接する凸部21の頂点21ａ同士を結ぶ直線よりカバー３側に突出している空隙部４と、を具備する光学部材。

Description

光学部材および当該光学部材を用いた液晶パネル、並びにそれらの製造方法
　本発明は、光学部材および当該光学部材を用いた液晶パネル、並びにそれらの製造方法に関するものである。
　液晶表示装置は液晶材料を、透明電極を有するガラス基板に挟持した液晶セルの両面に偏光板を配置することで液晶パネルが構成される。
　従来の偏光板では、ポリビニルアルコールにヨウ素を含浸させ一方向に延伸させた吸収型偏光板が使われてきたが、近年液晶のバックライト光を効率よく使用し、画面を明るくするため、反射型偏光板としてワイヤグリッド型偏光子が検討されている。
　しかし従来のワイヤグリッド偏光子はＡｌなどの金属の高アスペクト比のラインパターンが露出した構造であり、破損しやすいため、ハンドリング方法や製造方法に制限を受ける。
　また近年パネルの薄型化、機械的向上が求められており、そのためには液晶セルとの一体化が望まれるが、金属グリッドがむき出しの従来構造では、このような一体化は難しい。
　そこで、金属が誘電体に埋め込まれ、さらに上層にカバーをするものがある（例えば、特許文献１）。この場合、構造的にワイヤグリッドの強度が向上し、また上層のカバー上に直接ＴＦＴや透明電極の形成ができ、液晶セルとの一体化が可能になる。
特開２０１２－１４１５３３
　しかしながら、金属間に誘電体が充填されていると、従来のような金属間が誘電率１の大気で分離されている場合と比べ透過率が大きく損なわれ、所望の光学特性を得ることができない。
　そこで本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、機械的強度が高く、透過率等の光学特性の高い光学部材および当該光学部材を用いた液晶パネル並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の光学部材は、使用帯域の波長の光に対して透明な材料からなる基板と、前記基板上に複数の凸部がラインアンドスペース状に配置されるワイヤグリッド部と、使用帯域の光に対して透明な誘電体からなり、前記ワイヤグリッド部を覆うカバーと、前記ワイヤグリッド部の隣接する前記凸部間に形成され、当該隣接する凸部の頂点同士を結ぶ直線より前記カバー側に突出している空隙部と、を具備することを特徴とする。
　この場合、前記空隙部は、前記凸部の頂点同士を結ぶ直線より前記カバー側に突出している部分の長さが、前記凸部の高さに対して、１０％以上である方が良い。また、前記空隙部は、前記隣接する凸部の底部同士を結ぶ直線より前記基板側に突出していても良い。
　また、前記空隙部は、前記凸部間に形成される凹部の深さの半分以上において、当該凹部の幅に対する空隙部の幅が３分の２以上である方が好ましい。
　また、前記基板は、前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面に、光に位相差を付与する位相差素子構造が形成されていても良い。
　また、前記カバーは、前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面が、平面度が１０ｎｍ未満の平坦に形成されている方が好ましい。
　また、前記カバーの前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面や、前記基板の前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を具備していても良い。
　また、本発明の液晶パネルは、上述した本発明の光学部材の表面に液晶セルが一体に形成されていることを特徴とする。
　また、本発明の光学部材は、配向膜を形成するための紫外線照射装置において、紫外線を偏光させるための光学部材であって、前記基板および前記カバーが紫外線に対して透明な材料からなることを特徴とする。
　また、これらの場合、前記カバーの厚さは、前記使用帯域の光の透過光が干渉により強め合う厚さである方が好ましい。
　また、本発明の光学部材製造方法は、使用帯域の波長の光に対して透明な材料からなる基板と、当該基板上に形成される金属又は金属酸化物からなる金属層と、使用帯域の波長の光に対して透明な誘電体からなると共に、前記金属層にワイヤグリッドとして機能する凹凸構造を形成するためのマスク層と、を形成する複層形成工程と、前記マスク層をマスクとしてエッチングを行い、前記金属層上にワイヤグリッドとして機能する凹凸構造を、前記マスクの一部を残して形成するワイヤグリッド部形成工程と、前記凹凸構造上に、使用帯域の波長の光に対して透明な誘電体からなるカバーを成膜するカバー成膜工程と、を有することを特徴とする。
　この場合、前記ワイヤグリッド形成工程は、前記マスク層の一部を前記金属層の厚みの１０％以上残す方が好ましい。
　また、前記カバーの表面を平面度が１０ｎｍ未満に平坦化する平坦化工程を有する方が好ましい。
　また、本発明の液晶パネルの製造方法は、上述した本発明の光学部材の表面に液晶セルを一体に形成することを特徴とする。
　本発明の光学部材は、ワイヤグリッドの光学的特性を劣化させることなく、機械的強度の向上や酸化等の化学的な劣化を防止することができる。また、液晶セルとの一体化を実現でき、液晶パネルの薄膜化、機械的強度の向上等を実現できる。
本発明の光学部材を示す概略断面図である。 位相差素子構造を有する本発明の光学部材を示す概略断面図である。 本発明の光学部材を示す概略断面図である。 本発明の光学部材を示す概略断面図である。 本発明の光学部材を示す概略断面図である。 本発明の光学部材を示す概略断面図である。 本発明の液晶パネルを示す概略断面図である。 本発明の液晶パネルを示す概略断面図である。 本発明の液晶パネルを示す概略断面図である。 本発明の光学部材製造方法を説明する概略断面図である。 シミュレーション１の光学部材のモデルを示す概略断面図である。 シミュレーション１の光学特性（透過率）を示すグラフである。 シミュレーション１の光学特性（消光比）を示すグラフである。 シミュレーション２の光学部材のモデルを示す概略断面図である。 シミュレーション２の光学特性（透過率）を示すグラフである。 シミュレーション２の光学特性（消光比）を示すグラフである。 シミュレーション３の光学部材のモデルを示す概略断面図である。 シミュレーション３の光学特性（透過率）を示すグラフである。 シミュレーション４の光学特性（透過率）を示すグラフである。 シミュレーション５の光学部材のモデルを示す概略断面図である。 シミュレーション５の光学特性（透過率）を示すグラフである。 シミュレーション５の光学特性（消光比）を示すグラフである。
　以下に、本発明の光学部材について説明する。本発明の光学部材は、図１に示すように、基板１と、ワイヤグリッド部２と、カバー３と、空隙部４と、で主に構成される。
　基板１は、使用帯域の波長の光に対して透明な材料からなり、ワイヤグリッド部２を支持するためのものである。基板１の材料としては、使用帯域の波長の光に対して透明な材料であればどのようなものでも良く、可視光域で用いる場合には、石英ガラスや無アルカリガラス等の無機化合物や透明な樹脂等を用いることができる。また、液晶パネルの配向膜の配向処理に用いる紫外線照射装置のように、紫外光域で用いる場合には、耐熱性および透過性を考慮すると、石英ガラスや無アルカリガラス等の無機化合物が適している。
　また、基板１は、図２に示すように、ワイヤグリッド部２が配置される面とは反対側の面に、光に位相差を付与する位相差素子構造11が形成されていても良い。位相差素子構造11としては、当該位相差素子構造11を透過した電磁波に位相差を与えることができればどのようなものでも良いが、例えば、波長λより小さい幅の凸部および凹部を有するラインアンドスペース状に形成することができる。
　ワイヤグリッド部２は、基板１上に複数の凸部21がラインアンドスペース状に配置され、入射した光のＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光子として機能する部分である。
　凸部21の材料としては、光の使用帯域の波長に応じて適宜設定すれば良く、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）、アモルファスシリコン等の金属又は金属酸化物を用いることができる。特に、アルミニウム（Ａｌ）は、反射率が高く、安価でドライエッチング加工が容易であることから望ましい。なお、当該凸部21は、複数の材料からなる複層構造であっても良い。
　また、ワイヤグリッド部２は、凸部21のピッチが狭いほど、またアスペクト比が高いほど、広い波長域、特に短波長域に亘り高い消光比が得られる点で好ましい。例えば、波長400nmから700nmの可視光で良好な特性を得るためには、ワイヤグリッド部２のパターンはピッチ200nm以下、好ましくは100nm以下がよい。また、良好な偏光特性を持つためにはアルミニウム（Ａｌ）の凸部21のアスペクト比は４以上、好ましくは５以上が良い。
　カバー３は、使用帯域の波長の光に対して透明な誘電体からなり、ワイヤグリッド部２と一体となるように形成され、ワイヤグリッド部２を覆うものである。これにより、ワイヤグリッド部２の強度が向上する。
　また、液晶パネルの配向膜の製造には、紫外線照射装置に偏光子が用いられている。当該偏光子は、波長が３００ｎｍ以下の紫外線の照射によって非常に高温になり易い。偏光子が、アルミニウムを用いたワイヤグリッドの場合、温度が２００℃以上の高温になると、アルミニウムが酸化して劣化してしまう。一方、本発明の光学部材のように、ワイヤグリッド部２をカバー３で覆えば、アルミニウムの酸化を防止することができ、ワイヤグリッド部の劣化を防止することができる。なお、この場合には、ワイヤグリッド部２の凸部21の側壁部は、カバー３の誘電体に薄く覆われている方が好ましい。
　また、カバー３は、ワイヤグリッド部２が配置される面とは反対側の面31が平坦化されている方が好ましい。これにより、カバー３上に直接薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や透明電極を形成することができ、液晶セルとの一体化が可能になる。この場合、カバー３は、ラインアンドスペースの１周期の範囲における表面側の平面度が１０ｎｍ未満である方が好ましい。また、透明な誘電体としては、光学部材の使用目的に応じて適宜選択できるが、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等を用いることができる。カバー３の面31に液晶セルを形成する場合には、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜は、誘電率が比較的低く、液晶セルの下地基板材料であるガラスに近いため好ましい。
　また、カバー３の厚さは、使用帯域の光の透過光が干渉により強め合う厚さである方が好ましい。例えば、紫外線照射装置に用いられる紫外線は、２５４ｎｍ又は３１３ｎｍの波長のものが良く用いられている。したがって、２５４ｎｍ又は３１３ｎｍの紫外線の透過光が干渉により強め合うように、カバーの厚さを調節すれば良い。
　空隙部４は、ワイヤグリッド部２の隣接する凸部21間である凹部22に形成されるものである。当該空隙部４には、空気等の気体が充填されていれば良い。これにより、凸部21間に誘電率が１に近い空気等の気体を備えるため、凸部21間にカバー３の材料が充填されている場合と比べて、ワイヤグリッド部２における光の透過率を向上することができる。なお、空隙部４は、真空状態であっても良い。
　ここで、空隙部４は、隣接する凸部21間に形成される凹部22にできるだけ大きく形成される方が好ましい。具体的には、凹部22の深さの半分以上において、当該凹部22の幅に対する空隙部４の幅が３分の２以上である方が好ましい。
　このような空隙部４を形成するためには、空隙部４は、隣接する凸部21の頂点21ａ同士を結ぶ直線よりカバー３側（基板１の反対側）に突出するように形成すると良い。当該突出する部分の長さは、凸部21の高さの１０％以上、好ましくは２０％以上が良い。
　また、空隙部４は、隣接する凸部21の底部21ｂ同士を結ぶ直線より基板１側に突出するように形成すると良い。
　このように形成された光学部材は、図３、図４に示すように、カバー３側の表面31に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５を有していても良い。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５は、図５に示すように、基板１の表面12側に形成しても良い。
　また、基板１に位相差素子構造11を形成している場合には、図６に示すように、当該位相差素子構造11の表面に保護基板６を接着しても良い。保護基板６の材料としては、例えば、石英ガラスや無アルカリガラス等の無機化合物や透明な樹脂等を用いることができる。
　また、このように形成された本発明の光学部材は、図７～図９に示すように、カバー３の表面31に液晶セル７を一体に形成することができる。ここで、液晶セル７とは、少なくとも液晶を有し、直線偏光の偏光方向を回転させることができるものである。液晶セル７としては、従来から知られているものであればどのようなものでも良いが、例えば、配向膜間に封止された液晶やスペーサ等で構成される。また、液晶セル７上には、更に、ガラス基板81、偏光板82、ＩＴＯ等の透明電極83等が形成される。
　次に、本発明の光学部材を製造するための光学部材製造方法について、図１０を用いて説明する。本発明の光学部材製造方法は、複層形成工程と、ワイヤグリッド部形成工程と、カバー成膜工程と、で主に構成される。
　複層形成工程は、図１０（ａ）に示すように、使用帯域の波長の光に対して透明な材料からなる基板１と、当該基板１上に形成される金属又は金属酸化物からなる金属層20と、使用帯域の波長の光に対して透明な誘電体からなると共に、金属層20にワイヤグリッドとして機能する凹凸構造を形成するためのマスク層30と、を形成するためのものである。
　基板１の構成は、上述した本発明の光学部材における基板１と同じものを用意すれば良い。
　金属層20は、上述した本発明の光学部材におけるワイヤグリッド部２を形成する元となる層である。金属層20は、熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤ等のＣＶＤ、スパッタリング等のＰＶＤ等、周知の技術によって基板１上に成膜すれば良い。
　マスク層30は、金属層20上に形成されるもので、金属層20にワイヤグリッドとして機能する凹凸構造を形成するためのマスク用凹凸構造を有する。また、マスク層30は、カバー成膜工程において、カバー３の一部になるものである。したがって、マスク層30の材料は、カバー３の材料と同一である方が好ましい。また、マスク層30の厚さは、ワイヤグリッド部形成工程におけるエッチング後に、マスク層30の一部が金属層20の厚さの１０％以上、好ましくは２０％以上残るように調整する方が好ましい。マスク層30の形成は、まず、熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤ等のＣＶＤ、スパッタリング等のＰＶＤ等、周知の技術によって金属層20の上にプレマスク層を成膜する。次に、当該プレマスク層にマスク用凹凸構造を形成する。マスク用凹凸構造の形成はどのように行っても良いが、例えば、インプリント技術やフォトリソグラフィ技術、エッチング等の従来から知られている方法を用いれば良い。
　ワイヤグリッド部形成工程は、マスク層30をマスクとしてエッチングを行い、図１０（ｂ）に示すように、金属層20にワイヤグリッドとして機能する凹凸構造を、マスクの一部を残して形成するためのものである。エッチングとしては、ドライエッチング等の従来から知られているエッチング方法を用いれば良い。また、ワイヤグリッド部形成工程においては、エッチングした際に、凸部21上にマスク層30の一部が凸部21の高さの１０％以上、好ましくは２０％以上残るようにする方が好ましい。これにより、次のカバー成膜工程において、凸部21上に残ったマスク層30の側壁部から成長した誘電体を、隣接する凸部21上に残ったマスク層30の側壁部から成長した誘電体と接続させることができる。すなわち、凸部21間の凹部22を塞ぐことで、凸部21の側壁に誘電体膜が成長するのを抑えて凸部21間の空隙部４を大きく保つことができ、ワイヤグリッド部２の光学特性の劣化を防止することができる。また、ワイヤグリッド部形成工程においては、エッチングした際に、凹部22が隣接する凸部21の底面より深くなるように形成する方が良い。これにより、次のカバー成膜工程において、凹部22の底面側に誘電体が成長しても、凸部21間にまで成長するのを抑えることができるので、凸部21間の空隙部４を大きく保つことができ、ワイヤグリッド部２の光学特性の劣化を防止することができる。凹部22の深さは、カバー成膜工程を経ても、空隙部４が隣接する凸部21の底部21ｂ同士を結ぶ直線より基板１側に突出し得る大きさにするのが良い。
　カバー成膜工程は、図１０（ｃ）に示すように、凹凸構造上に、使用帯域の波長の光に対して透明な誘電体からなるカバー３を成膜するためのものである。カバー３は、熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤ等のＣＶＤ、スパッタリング等のＰＶＤ等、周知の技術によって成膜すれば良い。蒸着は、凸部21の上部で速く、凸部21の側壁と凹部22の底部で遅い、非等方的な成長をさせる方が好ましい。これにより、ワイヤグリッドの凸部21間に空隙部４を形成することができる。なお、透明な誘電体としては、光学部材の使用目的に応じて適宜選択できるが、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等を用いることができる。カバー３の表面に液晶セルを形成する場合には、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜は、誘電率が比較的低く、液晶の下地基板の材料であるガラスに近いため好ましい。当該シリコン酸化膜は、例えばＣＶＤによって形成する。熱ＣＶＤの場合シランと酸素を反応ガスとし、基板温度は３００℃から４００℃で成膜する。プラズマＣＶＤの場合、ガスとしてはシランと酸素、またはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と酸素を用い、基板温度２００℃から４００℃で成膜する。ワイヤグリッド部２の凸部21下部の側壁には、薄い膜が形成され凸部21上部では側壁の膜厚は、高さとともに厚くなり、凸部21の頂点21ａよりも高い領域で隣接する側壁と接続し表面に連続膜が形成される。
　また、図１０（ｄ）に示すように、カバー成膜工程の後に、当該カバー３の表面を平坦にする平坦化工程を有していても良い。この場合、カバー表面の平面度を１０ｎｍ未満にするのが良い。平坦化する方法は、従来から知られている方法を用いれば良い。例えば、シリコン酸化膜の表面はエッチバックまたは研磨によって平坦化することができる。当該、平坦化工程の後、光学部材の表面に液晶セルを形成する液晶セル形成工程を経て、液晶パネルを本発明の光学部材と一体に製造することができる。
　次に、シミュレーションを用いて、空隙部４の有無や空隙部４の形状による光学部材の光学特性を計算した。シミュレーションには、シノプシス社（synopsys, Inc）製のソフトDiffractMODを用いた。
［シミュレーション１］
　光学部材としては、図１１に示すように、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる基板１と、当該基板１上に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなるラインアンドスペース状のワイヤグリッド部２と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなりワイヤグリッド部２の上面を２００ｎｍの厚さで覆うカバー３とからなるものとした。また、ワイヤグリッド部２は、ラインの断面（凸部21）が幅４０ｎｍ、高さ１８０ｎｍの長方形とし、当該凸部21のピッチが１００ｎｍ、当該凸部21間に形成される凹部22の幅が６０ｎｍとした。
　また、凹部22における空隙部４の断面形状は、凹部22の底面側を長方形、その先を当該長方形の上辺を底辺とする二等辺三角形とした。長方形の幅は５０ｎｍ、高さは１４０ｎｍとし、二等辺三角形の底辺の幅は５０ｎｍ、高さは１２０ｎｍとした。また、凹部22の底面側における凸部21の側壁と空隙部４の間の二酸化珪素（ＳｉＯ２）の厚みは５ｎｍ（実施例１－Ａ）とした。また、比較として、カバー３がないもの（比較例１－Ｂ）、ワイヤグリッド部２の凹部22が完全な空隙のもの（比較例１－Ｃ）と、凸部21間がシリコン酸化膜で充填されているもの（比較例１－Ｄ）についても検討した。
　これらについて、光を基板１の上面（ワイヤグリッド部が配置される面）に対し垂直に入射させる。この際の入射光の波長と透過率（Ｐ偏光の出射光の光強度／Ｐ偏光の入射光の光強度）の関係を計算した結果を図１２に示す。また、入射光の波長と消光比（Ｐ偏光の透過率／Ｓ偏光の透過率）の関係について計算した結果を図１３に示す。なお、基板１の下面（ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面）における反射は計算に入れていない。図１２、図１３に示すように、本発明の光学部材（実施例１－Ａ）は、カバー３がない従来のもの（比較例１－Ｂ）と比較して、ワイヤグリッド部２の光学特性に顕著な劣化は見られなかった。また、ワイヤグリッド部２の凹部22が完全な空隙のもの（比較例１－Ｃ）と比較しても、同等の光学特性を示した。
［シミュレーション２］
　次に、空隙部４の幅と光学部材の光学特性の関係をシミュレーションした。
　光学部材としては、図１４に示すように、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる基板１と、当該基板１上に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなるラインアンドスペース状のワイヤグリッド部２と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなりワイヤグリッド部２の上面を２００ｎｍの厚さで覆うカバー３とからなるものとした。また、ワイヤグリッド部２は、ラインの断面（凸部21）が幅４０ｎｍ、高さ２００ｎｍの長方形とし、当該凸部21のピッチが１００ｎｍ、当該凸部21間に形成される凹部22の幅が６０ｎｍとした。
　また、凹部22における空隙部４の断面形状は、凹部22の底面側半分を長方形、その先を当該長方形の上辺を底辺とする二等辺三角形とした。長方形の高さは１００ｎｍとし、二等辺三角形の高さは２００ｎｍとした。また、表１に示すように、凸部21の側壁と長方形の空隙部４との間の二酸化珪素（ＳｉＯ２）の厚みを５ｎｍ（実施例２－Ａ）、１０ｎｍ（実施例２－Ｂ）、２０ｎｍ（実施例２－Ｃ）の３種類の場合について検討した。また、比較として、ワイヤグリッド部２の凹部22が完全な空隙のもの（比較例２－Ｄ）と、凸部21間がシリコン酸化膜で充填されているもの（比較例２－Ｅ）についても検討した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　これらについて、光を基板１の上面（ワイヤグリッド部が配置される面）に対し垂直に入射させる。この際の入射光の波長と透過率（Ｐ偏光の出射光の光強度／Ｐ偏光の入射光の光強度）の関係を計算した結果を図１５に示す。また、入射光の波長と消光比（Ｐ偏光の透過率／Ｓ偏光の透過率）の関係について計算した結果を図１６に示す。なお、基板１の下面（ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面）における反射は計算に入れていない。図１５、図１６に示すように、凸部21の側壁の二酸化珪素（ＳｉＯ２）の厚みが主に（凸部21の高さの半分以上において）１０ｎｍ以下、すなわち、凹部22の幅に対する空隙部４の主な（凹部22の深さの半分以上において）幅が３分の２以上（６７％以上）であれば、ワイヤグリッド部２の光学特性に顕著な劣化のない光学部材を提供できることがわかる。
［シミュレーション３］
　次に、空隙部４の高さと光学部材の光学特性の関係をシミュレーションした。
　光学部材としては、図１７に示すように、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる基板１と、当該基板１上に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなるラインアンドスペース状のワイヤグリッド部２と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなりワイヤグリッド部２の上面を２００ｎｍの厚さで覆うカバー３とからなるものとした。また、ワイヤグリッド部２は、ラインの断面（凸部21）が幅４０ｎｍ、高さ１８０ｎｍの長方形とし、当該凸部21のピッチが１００ｎｍ、当該凸部21間に形成される凹部22の幅が６０ｎｍとした。
　また、凹部22における空隙部４の断面形状は、凹部22の底面側を長方形、その先を当該長方形の上辺を底辺とする二等辺三角形とした。また、凸部21の側壁と長方形の空隙部４との間の二酸化珪素（ＳｉＯ２）の厚みを５ｎｍとし、長方形の幅は５０ｎｍ、二等辺三角形の底辺の幅は５０ｎｍ、高さは１２０ｎｍとした。また、表２に示すように、空隙部４の長方形の高さは、１００ｎｍ（実施例３－Ａ）、１４０ｎｍ（実施例３－Ｂ）、１８０ｎｍ（実施例３－Ｃ）、２００ｎｍ（実施例３－Ｄ）の４種類の場合について検討した。また、比較として、カバー３がない従来のもの（比較例３－Ｅ）についても検討した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　これらについて、光を基板１の上面（ワイヤグリッド部が配置される面）に対し垂直に入射させる。この際の入射光の波長と透過率（Ｐ偏光の出射光の光強度／Ｐ偏光の入射光の光強度）の関係を計算した結果を図１８に示す。なお、基板１の下面（ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面）における反射は計算に入れていない。図１８に示すように、空隙部４の長方形の高さが凹部22の深さの９分の７以上（７８％以上）の場合（実施例３－B、実施例３－C、実施例３－D）、ワイヤグリッド部２の光学特性は従来のもの（比較例３－E）とほぼ同等であった。
［シミュレーション４］
　次に、シミュレーション１と同じ光学部材について、配向膜用の紫外線照射装置のような可視光よりも波長の短い紫外光域に使用する場合を想定して、光学特性をシミュレーションした。光は基板１の上面（ワイヤグリッド部が配置される面）に対し垂直に入射させた。この際の入射光の波長と透過率（Ｐ偏光の出射光の光強度／Ｐ偏光の入射光の光強度）の関係を計算した結果を図１９に示す。なお、基板１の下面（ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面）における反射は計算に入れていない。図１９に示すように、本発明の光学部材（実施例１－Ａ）は、３５０ｎｍ以上波長を持つ紫外線に対しては、カバー３がない従来のもの（比較例１－Ｂ）と比較して、ワイヤグリッド部２の光学特性に顕著な劣化は見られなかった。
［シミュレーション５］
　配向膜用の紫外線照射装置のような可視光よりも波長の短い紫外光域に使用する場合を想定して、光学部材のワイヤグリッド部を、より適した構成とするために、シミュレーション１の各光学部材のワイヤグリッド部２と空隙部４の大きさを７０％に縮小した。当該光学部材について、紫外光域の光学特性をシミュレーションした。
　具体的には、光学部材としては、図２０に示すように、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる基板１と、当該基板１上に形成されたアルミニウム（Ａｌ）からなるラインアンドスペース状のワイヤグリッド部２と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなりワイヤグリッド部２の上面を２００ｎｍの厚さで覆うカバー３とからなるものとした。また、ワイヤグリッド部２は、ラインの断面（凸部21）が幅２８ｎｍ、高さ１２６ｎｍの長方形とし、当該凸部21のピッチが７０ｎｍ、当該凸部21間に形成される凹部22の幅が４２ｎｍとした。
　また、凹部22における空隙部４の断面形状は、凹部22の底面側を長方形、その先を当該長方形の上辺を底辺とする二等辺三角形とした。長方形の幅は３５ｎｍ、高さは９８ｎｍとし、二等辺三角形の底辺の幅は３５ｎｍ、高さは８４ｎｍとした。また、凹部22の底面側における凸部21の側壁と空隙部４の間の二酸化珪素（ＳｉＯ２）の厚みは３．５ｎｍ（実施例５－Ａ）とした。また、比較として、カバー３がないもの（比較例５－Ｂ）、ワイヤグリッド部２の凹部22が完全な空隙のもの（比較例５－Ｃ）と、凸部21間がシリコン酸化膜で充填されているもの（比較例５－Ｄ）についても検討した。
　光は基板１の上面（ワイヤグリッド部が配置される面）に対し垂直に入射させた。この際の入射光の波長と透過率（Ｐ偏光の出射光の光強度／Ｐ偏光の入射光の光強度）の関係を計算した結果を図２１に示す。また、入射光の波長と消光比（Ｐ偏光の透過率／Ｓ偏光の透過率）の関係について計算した結果を図２２に示す。なお、基板１の下面（ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面）における反射は計算に入れていない。図２１、図２２に示すように、本発明の光学部材（実施例５－Ａ）は、２５４ｎｍの波長を持つ紫外線に対しては、カバー３がない従来のもの（比較例５－Ｂ）と比較して、ワイヤグリッド部２の光学特性に顕著な劣化は見られなかった。
１　基板
２　ワイヤグリッド部
３　カバー
４　空隙部
５　薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
７　液晶セル
11　位相差素子構造
21　凸部
21ａ　頂点
21ｂ　底部
22　凹部

Claims (15)

  1. 　使用帯域の光に対して透明な材料からなる基板と、
    　前記基板上に複数の凸部がラインアンドスペース状に配置されるワイヤグリッド部と、
    　使用帯域の光に対して透明な誘電体からなり、前記ワイヤグリッド部を覆うカバーと、
    　前記ワイヤグリッド部の隣接する前記凸部間に形成され、当該隣接する凸部の頂点同士を結ぶ直線より前記カバー側に突出している空隙部と、
    を具備することを特徴とする光学部材。
  2. 　前記空隙部は、前記凸部の頂点同士を結ぶ直線より前記カバー側に突出している部分の長さが、前記凸部の高さに対して、１０％以上であることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
  3. 　前記空隙部は、前記凸部間に形成される凹部の深さの半分以上において、当該凹部の幅に対する空隙部の幅が３分の２以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学部材。
  4. 　前記空隙部は、前記隣接する凸部の底部同士を結ぶ直線より前記基板側に突出していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学部材。
  5. 　前記基板は、前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面に、光に位相差を付与する位相差素子構造が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学部材。
  6. 　前記カバーは、前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面が、平面度が１０ｎｍ未満の平坦に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学部材。
  7. 　前記カバーの前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を具備することを特徴とする請求項６記載の光学部材。
  8. 　前記基板の前記ワイヤグリッド部が配置される面とは反対側の面に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学部材。
  9. 　配向膜を形成するための紫外線照射装置において、紫外線を偏光させるための光学部材であって、前記基板および前記カバーが紫外線に対して透明な材料からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学部材。
  10. 　前記カバーの厚さは、前記使用帯域の光の透過光が干渉により強め合う厚さであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光学部材。
  11. 　請求項６ないし８のいずれかに記載の光学部材の表面に液晶セルが一体に形成されていることを特徴とする液晶パネル。
  12. 　使用帯域の光に対して透明な材料からなる基板と、当該基板上に形成される金属又は金属酸化物からなる金属層と、使用帯域の光に対して透明な誘電体からなると共に、前記金属層にワイヤグリッドとして機能する凹凸構造を形成するためのマスク層と、を形成する複層形成工程と、
    　前記マスク層をマスクとしてエッチングを行い、前記金属層上にワイヤグリッドとして機能する凹凸構造を、前記マスクの一部を残して形成するワイヤグリッド部形成工程と、
    　前記凹凸構造上に、使用帯域の光に対して透明な誘電体からなるカバーを成膜するカバー成膜工程と、
    を有することを特徴とする光学部材製造方法。
  13. 　前記ワイヤグリッド形成工程は、前記マスク層の一部を前記金属層の厚みの１０％以上残すことを特徴とする請求項１２記載の光学部材製造方法。
  14. 　前記カバーの表面を平面度が１０ｎｍ未満に平坦化する平坦化工程を有することを特徴とする請求項１２又は１３記載の光学部材製造方法。
  15. 　請求項６ないし８のいずれかに記載の光学部材の表面に液晶セルを一体に形成する液晶セル形成工程を有することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
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