JP2009210750A - 光学素子及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相差調整機能と偏光機能とを兼ね備えた光学素子及び液晶表示装置を提供する
【解決手段】本発明に係る光学素子１０は、無機材料でなる偏光層１１と、複屈折効果を有する無機材料でなり、光学軸１２ａｘが偏光層１１の偏光軸１１ａｘと交差するように積層されたリターデーション層１２とを具備する。本発明の光学素子１２は、従前の偏光板と位相差板とを一体にした構成を有することにより、液晶表示素子に組み付けられる部品数の低減、これによる部品の取扱い性の改善、更には組み付け性の向上を図ることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光機能と位相差調整機能とを兼ね備えた光学素子及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（特に透過型液晶表示装置）は、その画像形成原理から液晶パネル表面に偏光板を配置することが必須不可欠である。偏光板は、直交する偏光成分（いわゆるＰ偏光波、Ｓ偏光波）の一方を吸収し他方を透過させる機能を有する。このような偏光板として、従来、フィルム内にヨウ素系や染料系の高分子有機物を含有させた二色性の偏光板が多く用いられている。

二色性の偏光板の一般的な製法としては、ポリビニルアルコール系フィルムとヨウ素などの二色性材料で染色した後、架橋させ、一軸延伸する方法が用いられる。このように延伸により作製されるため、一般にこの種の偏光板は収縮し易い。また、ポリビニルアルコール系フィルムは親水性ポリマーを使用していることから、特に加湿条件下においては非常に変形し易い。そして、根本的にフィルムを用いるため、デバイスとしての機械的強度が弱い。

近年、液晶表示装置はその用途が拡大し高機能化してきている。それに伴い、液晶表示装置を構成する個々のデバイスに対して高い信頼性、耐久性が求められる。例えば、透過型液晶プロジェクタのような光量の大きな光源を使用する液晶表示装置の場合には、偏光板は強い輻射線を受ける。よって、これらに使用される偏光板には優れた耐熱性が必要となる。しかしながら、上記のようなフィルムベースの偏光板は有機物で構成されていることから、これらの特性を上げることには自ずと限界がある。

そこで、耐熱性の高い偏光板として無機偏光板がある。例えば特許文献１には、可視光に対し透明な基板上に形成された格子状の凹凸部と、当該凹凸部の頂部又はその少なくとも一側面部に形成されたアルミニウム又はその合金からなる金属微粒子層とを備えた無機偏光素子が開示されている。このような無機偏光素子を液晶表示素子の光入射側偏光板及び光出射側偏光板として用いることにより、信頼性、耐久性の高い液晶プロジェクタ用の偏光板を得ることができる。

一方、液晶表示素子は、液晶層の複屈折に起因する残留位相差を有している。従って、垂直方向から入射した光の偏光面が微小ながら回転してしまい、その結果、偏光板からの光漏れが生じてコントラストが低下する。そこで、高コントラスト比を維持するために、液晶表示素子とその両側に配置される偏光板との間に、位相差板を配置する構成が知られている（特許文献２参照）。また、出射側偏光板の後段に、一の直線偏光から他の直線偏光へ変換する１／２波長板等の位相差板（リターデーションプレート又はリターダ）を配置する例も知られている。

特開２００７−１４８３４４号公報 特開２００７−１４７９３１号公報

しかしながら、上述した偏光板や位相差板はそれぞれ単独の部品として構成されているため、液晶プロジェクタの小型化や部品点数の増大、製造コストの上昇などを招いているという問題がある。

また、偏光板、位相差板が単独の部品として構成されていることから、液晶プロジェクタの製造に際して、これらの取扱い性が悪く、液晶表示素子に対する位置合わせ作業も煩雑である。さらに、製品間において部品の組み付け精度にばらつきが生じ易いという問題もある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、位相差調整機能と偏光機能とを兼ね備えた光学素子及び液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る光学素子は、無機材料でなる偏光層と、複屈折効果を有する無機材料でなり、光学軸が前記偏光層の偏光軸と交差するように積層されたリターデーション層とを具備する。

また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示素子と、
無機材料でなる偏光層と、複屈折効果を有する無機材料でなり光学軸が前記偏光層の偏光軸と交差するように積層されたリターデーション層とを有し、前記液晶表示素子の光入射側及び光出射側の少なくとも一方に配置された光学素子とを具備する。

本発明に係る光学素子は、透過光に対して所定の位相差調整（リターデーション）機能と偏光機能とを兼ね備えている。偏光層の偏光軸（具体的には透過軸）に対するリターデーション層の光学軸の設定角度は、光の波長、調整するべき位相差の大きさ、基板の複屈折の大きさ、リターデーション層の厚さなどに応じて適宜設定することができる。

本発明の光学素子は、従前の偏光板と位相差板とを一体にした構成を有する。これにより、液晶表示素子に組み付けられる部品数の低減、これによる部品の取扱い性の改善、更には組み付け性の向上を図ることが可能となる。光の入射面は偏光層側でもよいし、リターデーション層側でもよい。さらに、本発明の光学素子の全体は無機材料で構成することが可能となることから、耐熱性、耐久性、信頼性を高めることができる。

本発明に係る光学素子おいて、前記偏光層は、誘電膜と、長手方向及び短手方向を有する島状の無機微粒子パターンとを含み、前記無機微粒子パターンは、前記誘電膜の上に前記長手方向に沿って格子状に配列されている。

島状の無機微粒子パターンは、長手方向及び短手方向を有し、誘電膜の上に当該長手方向に沿って格子状に配列される。無機微粒子パターンの長手方向は、当該偏光層の偏光軸に一致する。この構成により、偏光層は、無機微粒子パターンの長手方向に電磁進行方向をもつ偏光成分を吸収し、短手方向に電磁進行方向をもつ偏光成分を透過させる機能を有する。

無機微粒子パターンの構成材料として、金属材料又は半導体材料を用いることができる。金属材料には、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｅ、Ｓｎ等の単体元素またはこれを主要成分とする合金材料が含まれる。半導体材料には、Ｓｉ、Ｇｅ、β−ＦｅＳｉ_２、ＭｇＳｉ_２、ＢａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２等が含まれる。

偏光層は、上述の無機吸収型偏光子に限られず、ワイヤグリッド偏光子のような無機反射型偏光子で構成することも可能である。

リターデーション層の構成材料としては、例えば、光学異方性結晶が挙げられる。光学異方性結晶としては、水晶、サファイアなどの一軸結晶やＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ_４）などの二軸結晶が挙げられる。これらの光学異方性結晶は、偏光層の支持基板として用いることができる。

あるいは、前記リターデーション層は、一方向に周期構造を有する構造複屈折層で構成することができる。この場合、リターデーション層は、偏光層を支持する支持基板として構成し、構造複屈折層は、当該支持基板の表面に形成されることができる。

構造複屈折層としては、光の波長よりも短いピッチで形成された周期構造体や周期構造膜などが挙げられる。構造複屈折は、周期性のある方向とない方向とで異なる有効屈折率をもち、あたかも複屈折材料であるかのように振舞う。この有効屈折率差により各偏波方向の光の伝播速度に差ができるため、通過する光が位相差を生じる。こうして波長板あるいは位相差板としての機能を発現する。

以上のように構成される光学素子を液晶表示素子の光入射側及び光出射側の少なくとも何れか一方に配置されることで、耐熱性、耐久性、信頼性に優れた液晶表示装置を構成することができる。

本発明によれば、位相差調整機能と偏光機能とを兼ね備えた光学素子を得ることができる。これにより、部品点数の低減と取扱い性の改善、光学設計の最適化、更には組み付け作業性の向上を図ることができる。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づき説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による光学素子１０の概略構成を示しており、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図である。

本発明に係る光学素子１０は、無機材料でなる偏光層１１と、複屈折効果を有する無機材料でなり、光学軸が偏光層１１の偏光軸と交差するように積層されたリターデーション層１２とを具備する。

リターデーション層１２は、単一の複屈折性基板１５で構成されている。本実施形態では、基板１５は、光学異方性結晶、例えば水晶で構成されている。水晶以外にも、サファイアなどの他の一軸結晶、ＫＴＰなどの二軸結晶を用いることも可能である。基板１５は、１／２波長板や１／４波長板、微小位相差を補償するための位相差補償板などのようなリターデーション層１２として機能するとともに、偏光層１１の支持基板を構成する。

偏光層１１は、誘電膜１３と、長手方向及び短手方向を有する島状の無機微粒子パターン１４とを含む。誘電膜１３は表面に格子状の凹凸部１３ａを有し、この凹凸部１３ａの頂部（上面）に無機微粒子パターン１４が形成されている。凹凸部１３ａは、基板１５の上に形成された誘電膜１３に形状加工を施して形成される。

誘電膜１３は、基板１５の表面にスパッタ法、蒸着法、ゾルゲル法などの一般的薄膜作成法により成膜されたＳｉＯ_２などの可視光に対して透明な誘電性光学材料で構成されている。凹凸部１３ａは、無機微粒子パターン１４の下地層を形成するもので、凹凸部１３ａの加工サイズや形状によって無機微粒子パターン１４の形状に依存する光学的特性が決定される。本実施形態では、無機微粒子パターン１４は、凹凸部１３ａの上面に形成されることで、無機微粒子パターン１４に形状異方性が付与されている。
もしくは、誘電層を形成せずに、リターデーション層１２に直接凹凸部を形成してもよい。例えば、リターデーション層１２に水晶基板を用いた場合、フッ素系ガス（ＣＦ_４など）によるドライエッチングにより水晶は容易にエッチング可能なので、フォトリソグラフィやナノインプリントによる転写により、レジスト材で水晶上に凹凸部を形成し、上記のエッチングによって、リターデーション層１２に直接凹凸部を形成することも可能である。

凹凸部１３ａは、基板１５の面内一方向（例えば図１（Ｂ）においてＸ方向）とこれに直交する他の方向（図１（Ｂ）においてＹ方向）にそれぞれ周期的に形成された断面矩形状の複数の凸状部で形成されている。この凸状部の上面に無機微粒子パターン１４を形成することで、基板１５上に無機微粒子が島状に分布するように形成される。各微粒子の大きさは、対象とする光の波長以下とすることができる。本実施形態では、無機微粒子パターン１４はその長手方向がＹ軸方向に、その短手方向がＸ軸方向にそれぞれ向けられて格子状に形成されている。

無機微粒子パターン１４は、金属材料又は半導体材料の微粒子によって形成されている。無機微粒子パターン１４を構成する金属材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｅ、Ｓｎ等の単体元素またはこれを主要成分とする合金材料を用いることができる。また、無機微粒子パターン１４を構成する半導体材料としては、Ｓｉ、Ｇｅのほか、β−ＦｅＳｉ_２、ＭｇＳｉ_２、ＢａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２等のシリサイド系半導体材料を用いることができる。本実施形態では、無機微粒子パターン１４の構成材料にゲルマニウム（Ｇｅ）が用いられる。

誘電膜１３（凹凸部１３ａ）及び無機微粒子パターン１４により、本発明に係る偏光層１１が構成される。偏光層１１は、無機微粒子パターン１４の面内軸方向での光学異方性による光吸収率の違いを利用して所期の偏光特性を出現させる無機偏光子として機能する。すなわち、偏光層１１は、無機微粒子パターン１４の長手方向（Ｙ軸方向）に電磁進行方向をもつ偏光成分を吸収し、短手方向（Ｘ軸方向）に電磁進行方向をもつ偏光成分を透過させる機能を有する。

光学素子１０において、リターデーション層１２（基板１５）の光学軸は、偏光層１１の偏光軸と交差する方向に配向されている。この例において、偏光層１１の偏光軸は、無機微粒子パターン１４の長手方向（Ｙ軸方向）に相当する透過軸に相当する。また、リターデーション層１２の光学軸は、結晶の主軸（進相軸又は遅相軸）に相当する。

図２は、偏光層１１の偏光軸１１ａｘとリターデーション層１２の光学軸１２ａｘの関係を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、偏光層１１の偏光軸１１ａｘは、Ｙ軸方向と平行に配向されているのに対して、リターデーション層１２の光学軸１２ａｘは、偏光層１１の偏光軸１１ａｘに対してθ（−１８０°＜θ＜１８０°）の方向に配向されている。

偏光軸１１ａｘに対する光学軸１２ａｘの交差角θは、光の波長、調整するべき光の位相差、リターデーション層１２の面内屈折率差（Δｎ：進相軸と遅相軸の屈折率の差）、リターデーション層１２の厚さ（ｄ）の大きさなどに応じて設定される。図３（Ａ）、（Ｂ）は、水晶の複屈折特性を示している。水晶のΔｎは、可視光の波長範囲において約０．００９である。

図２の例は、偏光層１１側から光が入射し、リターデーション層１２側から光が出射する光学素子１０の構成例を示している。この場合、偏光層１１は、Ｙ軸方向に電磁進行方向をもつ入射光のみを透過し、他の方向に電磁進行方向をもつ入射光を吸収する機能を有する。一方、リターデーション層１２は、偏光層１１を透過する光の位相差を調整する機能を有する。具体的に、リターデーション層１２が１／２波長板として構成される場合、リターデーション層１２は、偏光層１１を透過した光の偏光面を９０度回転させて、Ｘ軸方向に電磁進行方向をもつ光に変換する。

上述の例では、光学素子１０を液晶表示素子と組み合わせて使用する場合、光学素子１０を液晶表示素子の光出射側偏光板として機能させることができる。この場合、光学素子１０は、例えば、偏光層１１を液晶表示素子側に向けて液晶表示素子と対向配置される。これにより、特に液晶プロジェクタに当該光学素子１０が適用される場合、光学素子１０は、光出射側偏光板としての機能だけでなく、一の直線偏光（例えばＰ波）である液晶表示素子からの出射光を他の直線偏光（例えばＳ波）に変換するための１／２波長板としての機能をも果たす。

一方、光学素子１０は、図４に示すように、リターデーション層１２側を光入射面として用いることも可能である。この場合、リターデーション層１２は、楕円偏光又は円偏光の入射光をＹ軸方向に電磁進行方向をもつ直線偏光に変換することが可能な位相差調整量に設定される。この構成により、偏光層１１における光の透過ロスを低減でき、光学素子１０の透過率特性を向上させることが可能となる。

図４の例においても、光学素子１０は、液晶表示素子の光出射側偏光板として用いることができる。この場合、光学素子１０は、例えば、リターデーション層１２を液晶表示素子側に向けて液晶表示素子と対向配置される。これにより、特に液晶プロジェクタに当該光学素子１０が適用される場合、光学素子１０は、光出射側偏光板としての機能だけでなく、液晶表示素子が有する微小な残留位相差を補償するための位相差補償板としての機能をも果たす。

図５は、以上のように構成される本実施形態の光学素子１０の一製造方法を説明する工程図である。

まず、リターデーション層１２を構成する基板１５を準備する。基板１５は、結晶の光学軸と平行にカットした所定厚みの一軸結晶（本例では水晶）の平板である。そして、図５（Ａ）に示すように、基板１５の表面に、誘電膜１３として例えばＳｉＯ_２膜をスパッタリング法、蒸着法、ゾルゲル法などにより形成する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、誘電膜１３に凹凸部１３ａを形成する。凹凸部１３ａは、研磨シートによるラッピングあるいはラビングによって形成することができる。凹凸部１３ａは、金型転写技術（ナノインプリント技術）を用いて形成することも可能である。このとき、凹凸部１３ａは、その長手方向が基板１５の光学軸に対して所定角度（θ）で交差するように形成される。

続いて、図５（Ｃ）に示すように、誘電膜１３の上に金属微粒子パターン１４を形成する。金属微粒子パターン１４の形成には、図６に模式的に示す斜め方向からのイオンビームスパッタ法が適用可能である。

図６において、１は、基板１５を支持するステージ、２はターゲット、３はビームソース（イオン源）である。ステージ１は、ターゲット２の法線方向に対して所定角度δ傾斜しており、基板１５は凹凸部１３の格子方向（長手方向）がＧｅ粒子の入射方向に対して直交する向きに配置されている。角度δは、例えば０°から１０°である。ビームソース３から引き出されたイオンは、ターゲット２へ照射される。イオンビームの照射によりターゲット２から叩き出されたＧｅ微粒子は、基板１５の表面に斜め方向から入射して凹凸部１３ａの上面に付着する。

成膜時に基板１５をターゲット２に対して傾斜させてＧｅ微粒子の入射方向を制限することにより、Ｇｅ微粒子からなる無機微粒子パターン１４を凹凸部１３ａの上面に選択的に形成することができる。その結果、形状異方性を有する無機微粒子パターン１４を所望の微細形状で誘電膜１３の表面に島状に分布させることができる。以上のようにして、基板１５の表面に偏光層１１が形成される。

本実施形態の光学素子１０によれば、当該光学素子１０を透過する光に対して所定の偏光機能と位相差調整（リターデーション）機能とを兼ね備えているので、液晶表示素子に組み付けられる部品数の低減、これによる部品の取り扱い性の改善、更には組み付け性の向上を図ることが可能となる。また、光学素子１０の全体は無機材料で構成されるので、耐熱性、耐久性、信頼性を高めることができる。さらに、偏光層１１の偏光軸とリターデーション層１２の光学軸の設定角度のバラツキをなくすことができる。

（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態による光学素子２０の概略構成を示しており、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はリターデーション層２２の要部の拡大斜視図、（Ｃ）はリターデーション層２２の平面図である。

本実施形態の光学素子２０は、無機材料でなる偏光層２１と、複屈折効果を有する無機材料でなり、光学軸が偏光層２１の偏光軸２１ａｘと交差するように積層されたリターデーション層２２とを具備する。偏光層２１は、上述の第１の実施形態と同様の構成を有し、誘電膜１３と、この誘電膜１３の凹凸部１３ａの上面に形成された、Ｙ軸方向に長手方向（偏光軸）を有する無機微粒子パターン１４とを備えている。

リターデーション層２２は、偏光層２１を支持する基板部２３と、この基板部２３の表面に形成された構造複屈折層２４とで構成されている。基板部２３は、透明な光学等方性材料で構成され、本実施形態ではガラス材料で構成されている。

構造複屈折層２４は、図７（Ｂ）に示すように、凸部２５と凹部２６とが一方向に交互に配列された格子状の周期構造体で構成されている。凸部２５と凹部２６とは、可視光の波長よりも短いピッチで形成されている。構造複屈折層２４は、周期性のある方向とない方向とで異なる有効屈折率をもち、あたかも複屈折材料であるかのように振舞う。したがって、この構造複屈折層２４を透過する光は、一定のリターデーション作用を受けることになる。

リターデーション層２２の光学軸２２ａｘは、図７（Ｃ）に示すように、偏光層２１の偏光軸２１ａｘに対して交差している。リターデーション層２２の光学軸２２ａｘは、構造複屈折層２４の凸部２５（あるいは凹部２６）の延在方向とされる。これら偏光軸２１ａｘと光学軸２２ａｘの交差角θ、凸部２５の高さ（凹部２６の深さ）、凸部２５（凹部２６）の形成幅は、調整するべき光の位相差に応じて適宜設定することができる。

構造複屈折層２４の形成には、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、ブラスト処理法、ナノインプリント法、レーザ加工法などの公知の微細加工技術を用いることができる。

なお、構造複屈折層２４は、周期的凹凸構造体で構成する例に限られず、異種材料膜を交互に積層した構造複屈折膜で構成することも可能である。

以上のように構成される本実施形態の光学素子２０は、上述の第１の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。特に本実施形態によれば、リターデーション層２２における基板部２３の領域部分の厚みを任意に設定できるので、光学素子２０の設計自由度を高めることができる。

本実施形態の光学素子２０は、構造複屈折層２４の上に偏光層２１が積層される構成を有している。この場合、構造複屈折層２４の凹部２６にＭｇＦ_２やＳｉＯ_２などの低屈折率透明材料を埋め込んで構造複屈折層２４の表面を平坦化することにより、偏光層２１をより安定して形成することが可能となる。なお、偏光層２１は、上述の第１の実施形態と同様な方法で作製することができる。

（第３の実施形態）
図８は本発明に係る光学素子を備えた液晶表示装置の要部の概略構成図である。本発明に係る光学素子３０Ｒ、３０Ｇ及び３０Ｂは、３板式液晶プロジェクタにおける赤色光ＬＲ用、緑色光ＬＧ用及び青色光ＬＢ用の各液晶表示素子（図示略）の出射側偏光板として用いられる。光学素子３０Ｒ、３０Ｇ及び３０Ｂは、それぞれの偏光層３１が上記液晶表示素子側に向けて対向配置されている。光学素子３０Ｒ、３０Ｂのリターデーション層３２は、それぞれ、１／２波長板として構成されており、Ｐ波で入射した光を反射率の高いＳ波に変換して合成プリズム３３へ出射する。
なお、光学素子３０Ｇの基材３２−１は、光学異方性材料で構成される場合に限られない。つまり、光学素子３０Ｇを透過する光は合成プリズム３３を透過すればよいので、基材３２−１は、可視光を透過するガラスなどの光学等方性材料で構成されていてもかまわない。

合成プリズム３３は、光学素子３０Ｒを透過した赤色光ＬＲを選択的に反射する赤色用ダイクロイック膜３４Ｒと、光学素子３０Ｂを透過した青色光ＬＢを選択的に反射する青色用ダイクロイック膜３４Ｂとを有している。光学素子３０Ｇを透過した緑色光ＬＧは、ダイクロイック膜３４Ｒ，３４Ｂを透過する。各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、合成プリズム３３によって画像光Ｌが合成され、投影レンズ（図示略）を介して投影用スクリーン（図示略）に照射される。

本実施形態によれば、各色光用の偏光板及び位相差板がそれぞれ単一の光学素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂで構成されているので、部品点数の削減と組み付け作業性の向上を図ることができる。また、各色用の液晶表示素子と合成プリズム３３との間の限られた空間部を有効に利用することができる。

（第４の実施形態）
図９は本発明の第４の実施形態を示している。

図９（Ａ）に示す光学素子４０は、偏光層４１と、リターデーション層４２と、これら偏光層４１及びリターデーション層４２を支持する支持基板４３とを備えている。偏光層４１は、上述の第１の実施形態と同様、島状の無機微粒子パターンが格子状に配列された無機吸収型の偏光素子である。リターデーション層４２は、水晶などの光学異方性結晶基板である。支持基板４３は、ガラスなどの光学等方性基板である。本例では、支持基板４３の表面に偏光層４１及びリターデーション層４２が順に積層されているが、偏光層４１及びリターデーション層４２の積層順序は特に制限されない。

一方、図９（Ｂ）に示す光学素子５０も同様に、偏光層５１と、リターデーション層５２と、これら偏光層５１及びリターデーション層５２を支持する支持基板５３とを備えている。偏光層５１は、上述の第１の実施形態と同様、島状の無機微粒子パターンが格子状に配列された無機吸収型の偏光素子である。リターデーション層５２は、水晶などの光学異方性結晶基板である。支持基板５３は、ガラスなどの光学等方性基板である。本例では、支持基板５３の一方の表面に偏光層５１が積層され、支持基板５３の他方の表面にリターデーション層５２が積層されている。

本実施形態によれば、支持基板４３，５３は、偏光層４１，５１及びリターデーション層４２，５２とは別部材として構成されているので、支持基板４３，５３の厚みを任意に設定することができ、光学素子２０の設計自由度を高めることができる。また、図９（Ｂ）に示した光学素子５０の例では、偏光層５１とリターデーション層５２の間隔を支持基板５３の厚みで調整できるため、所望とする光学特性を容易に得ることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施形態では、光学素子の偏光層を無機吸収型の偏光素子で構成したが、これに限らず、偏光層をワイヤグリッド偏光子のように無機反射型の偏光素子で構成することも可能である。

光学素子のリターデーション層は、１／２波長板として構成される場合に限らず、１／４波長板や１／８波長板などで構成することも可能である。また、リターデーション層は単層である場合に限られず、複数層で構成することも可能である。例えば、支持基板の両面に１／４波長板をそれぞれ積層すれば、全体として１／２波長板を構成することができる。

リターデーション層を１／２波長板で構成する場合、リターデーション層は偏光層の光出射側に配置される例に限られず、偏光層の光入射側に配置されてもよい。

本発明に係る光学素子は、液晶表示素子の光出射側に配置される例に限られず、液晶表示素子の光入射側に配置してもよい。また、液晶表示素子の光出射側に配置される偏光板が複数毎で構成される場合には、その何れか一方又は両方を本発明に係る光学素子で構成することが可能である。

本発明の第１の実施形態による光学素子の構成を説明する図であり、（Ａ）は概略側断面図、（Ｂ）は概略平面図である。 図１の光学素子の作用の一例を説明する斜視図である。 水晶の複屈折特性を説明する図である。 図１の光学素子の作用の他の例を説明する斜視図である。 図１の光学素子の製造方法を説明する工程図である。 図１の光学素子の一製造工程を説明する図である。 本発明の第２の実施形態による光学素子の構成を説明する図であり、（Ａ）は概略側断面図、（Ｂ）はリターデーション層の要部の概略斜視図、（Ｃ）はリターデーション層の概略平面図である。 本発明の第３の実施形態を説明する液晶表示装置の要部の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態による光学素子の概略側断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ、４０、５０・・・光学素子
１１、２１、３１、４１、５１・・・偏光層
１１ａｘ、２１ａｘ・・・偏光軸
１２、２２、３２、４２、５２・・・リターデーション層
１２ａｘ、２２ａｘ・・・光学軸
２３・・・基板部
２４・・・構造複屈折層
２５・・・凸部
２６・・・凹部
４３、５３・・・支持基板

Claims (15)

1. 無機材料でなる偏光層と、
   複屈折効果を有する無機材料でなり、光学軸が前記偏光層の偏光軸と交差するように積層されたリターデーション層と
   を具備する光学素子。
2. 請求項１に記載の光学素子であって、
   前記偏光層は、
   誘電膜と、
   長手方向及び短手方向を有する島状の無機微粒子パターンとを含み、
   前記無機微粒子パターンは、前記誘電膜の上に前記長手方向に沿って格子状に配列されている
   光学素子
3. 請求項２に記載の光学素子であって、
   前記リターデーション層は、光学異方性結晶でなる
   光学素子。
4. 請求項３に記載の光学素子であって、
   前記リターデーション層は、前記偏光層を支持する支持基板である
   光学素子。
5. 請求項４に記載の光学素子であって、
   前記リターデーション層は、１／２波長板である
   光学素子。
6. 請求項４に記載の光学素子であって、
   前記リターデーション層は、位相差補償板である
   光学素子。
7. 請求項１に記載の光学素子であって、
   前記リターデーション層は、一方向に周期構造を有する構造複屈折層である
   光学素子。
8. 請求項７に記載の光学素子であって、
   前記リターデーション層は、前記偏光層を支持する支持基板であり、
   前記構造複屈折層は、前記支持基板の表面に形成されている
   光学素子。
9. 請求項８に記載の光学素子であって、
   前記支持基板は、光学等方性材料でなる
   光学素子。
10. 請求項２に記載の光学素子であって、
    前記無機微粒子パターンは、金属材料又は半導体材料でなる
    光学素子。
11. 液晶表示素子と、
    無機材料でなる偏光層と、
    複屈折効果を有する無機材料でなり光学軸が前記偏光層の偏光軸と交差するように積層されたリターデーション層とを有し、前記液晶表示素子の光入射側及び光出射側の少なくとも一方に配置された光学素子と
    を具備する液晶表示装置。
12. 請求項１１に記載の液晶表示素子であって、
    前記光学素子は、前記偏光層を前記液晶表示素子側に向けて、前記液晶表示素子と対向配置されている
    光学素子。
13. 請求項１２に記載の液晶表示素子であって、
    前記リターデーション層は、１／２波長板である
    液晶表示素子。
14. 請求項１１に記載の液晶表示素子であって、
    前記光学素子は、前記リターデーション層を前記液晶表示素子側に向けて、前記液晶表示素子と対向配置されている
    光学素子。
15. 請求項１４に記載の液晶表示素子であって、
    前記リターデーション層は、位相差補償板である
    液晶表示素子。

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