JP2018092015A - Polarization element, method for manufacturing polarization element, electro-optical device, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、偏光素子、偏光素子の製造方法、該偏光素子を備えた電気光学装置及び電子機器に関する。 The present invention relates to a polarizing element, a manufacturing method of the polarizing element, an electro-optical device including the polarizing element, and an electronic apparatus.
電気光学装置に用いられる偏光素子として、例えば、特許文献1には、透明な基板と、透明な基板の一方の表面上に互いに平行に形成された複数の金属線と、金属線の表面上に形成された位相差機能膜とを有する偏光子が開示されている。特許文献1によれば、位相差板と偏光板の光学軸が高精度に一致した位相差機能付ワイヤーグリッド型偏光子を提供できるとしている。ところが、この偏光子は、複数の金属線の間が位相差機能膜によって埋められてしまうため、偏光分離特性が低下するという課題があった。 As a polarizing element used in an electro-optical device, for example, Patent Document 1 discloses a transparent substrate, a plurality of metal wires formed in parallel to each other on one surface of the transparent substrate, and a surface of the metal wire. A polarizer having a formed retardation functional film is disclosed. According to Patent Document 1, a wire grid polarizer with a phase difference function in which the optical axes of the phase difference plate and the polarizing plate coincide with each other with high accuracy can be provided. However, this polarizer has a problem that the polarization separation characteristic is deteriorated because a plurality of metal wires are filled with a retardation functional film.
このような課題を解決する方法として、例えば、特許文献2には、基材上に形成されて複数のスリット状の開口部を有する金属膜からなる偏光素子部と、偏光素子部上に形成された被覆膜と、を有し、被覆膜と基材と金属膜とに囲まれた空間を有する偏光素子とその製造方法が開示されている。特許文献2によれば、複数のスリット状の開口部に空間が構成された状態で、金属膜が被覆膜によって覆われることから、優れた光学特性を実現できるとしている。 As a method for solving such a problem, for example, in Patent Document 2, a polarizing element unit formed on a base material and formed of a metal film having a plurality of slit-shaped openings, and a polarizing element unit is formed. A polarizing element having a space surrounded by the coating film, the base material, and the metal film, and a method for manufacturing the same. According to Patent Document 2, since the metal film is covered with the coating film in a state where a space is formed in the plurality of slit-shaped openings, excellent optical characteristics can be realized.
しかしながら、上記特許文献2の被覆膜は、入射光に対して位相差を生ずるおそれがある。詳しくは、上記特許文献2には、金属膜上に形成されたシリコン酸化物膜からなるシード層に、スパッタ法などを用いてシリコン酸化物膜を堆積させて被覆膜を形成する方法が示されている。それゆえに、シリコン酸化物を用いシード層に対して例えば斜め方向からスパッタして被覆膜を形成すると、シリコン酸化物の成膜方向に起因して位相差が生ずる。このような偏光素子を例えば液晶表示装置に適用すると、被覆膜の位相差によりコントラストなどの光学特性が低下するおそれがあるという課題があった。 However, the coating film of Patent Document 2 may cause a phase difference with respect to incident light. Specifically, Patent Document 2 discloses a method of forming a coating film by depositing a silicon oxide film on a seed layer made of a silicon oxide film formed on a metal film using a sputtering method or the like. Has been. Therefore, when silicon oxide is used to form a coating film by sputtering, for example, from an oblique direction with respect to the seed layer, a phase difference occurs due to the film formation direction of the silicon oxide. When such a polarizing element is applied to, for example, a liquid crystal display device, there is a problem that optical characteristics such as contrast may be deteriorated due to the phase difference of the coating film.
また、上記特許文献2には、金属膜上のシード層から上方に成長したシリコン酸化物の結晶粒同士が当接してスリット状の開口部を塞ぐことにより被覆膜が形成される例が示されている。そうすると、偏光素子に熱などの応力が加わった場合、上記結晶粒が当接した部分からクラックが生じ、偏光素子の破損に繋がるという課題があった。 Patent Document 2 shows an example in which a coating film is formed when silicon oxide crystal grains grown upward from a seed layer on a metal film come into contact with each other to close a slit-shaped opening. Has been. Then, when stress such as heat is applied to the polarizing element, there is a problem that a crack is generated from a portion where the crystal grains are in contact, leading to damage to the polarizing element.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例]本適用例に係る偏光素子は、基材と、前記基材上に設けられ、複数のスリットを有する金属膜と、前記複数のスリットを封止するように前記金属膜に積層された第1誘電体層と、前記第1誘電体層に積層され、前記第1誘電体層の光学軸の傾斜方向と異なる方向に傾斜した光学軸を有する第2誘電体層と、を備えた。 [Application Example] A polarizing element according to this application example is laminated on the metal film so as to seal the base material, the metal film provided on the base material and having a plurality of slits, and the plurality of slits. A first dielectric layer, and a second dielectric layer stacked on the first dielectric layer and having an optical axis inclined in a direction different from the inclination direction of the optical axis of the first dielectric layer. .
本適用例によれば、第1誘電体層の光学軸の傾斜に起因する位相差を第2誘電体層にて低減することが可能となる。また、第1誘電体層及び第2誘電体層の各光学軸の傾斜方向は、それぞれの誘電体層を成膜する際の成膜方向に依存する。第1誘電体層の光学軸の傾斜方向と第2誘電体層の光学軸の傾斜方向とが異なっていることから、例えば各誘電体層を無機材料の結晶粒の集合体として成膜しても、結晶粒の配列の仕方が第1誘電体層と第2誘電体層とで異なることになり、熱などの応力でクラックが生じ難くなる。つまり、第1誘電体層及び第2誘電体層によって封止され、位相差やクラックが生じ難い偏光素子を提供することができる。 According to this application example, the phase difference caused by the inclination of the optical axis of the first dielectric layer can be reduced by the second dielectric layer. In addition, the inclination directions of the optical axes of the first dielectric layer and the second dielectric layer depend on the film forming directions when forming the respective dielectric layers. Since the tilt direction of the optical axis of the first dielectric layer and the tilt direction of the optical axis of the second dielectric layer are different, for example, each dielectric layer is formed as an aggregate of crystal grains of inorganic material. However, the arrangement of crystal grains differs between the first dielectric layer and the second dielectric layer, and cracks are less likely to occur due to stress such as heat. That is, it is possible to provide a polarizing element that is sealed by the first dielectric layer and the second dielectric layer and hardly causes a phase difference or a crack.
上記適用例に記載の偏光素子は、前記スリットの延在方向に対して交差する方向において、前記第1誘電体層の光学軸は、前記金属膜上で第1の方向に傾斜し、前記第2誘電体層の光学軸は、前記第1誘電体層上で前記第1の方向と反対の第2の方向に傾斜していることが好ましい。
この構成によれば、第1誘電体層の光学軸の傾斜に起因する位相差を第2誘電体層によって打ち消すことができる。
In the polarizing element according to the application example described above, the optical axis of the first dielectric layer is inclined in the first direction on the metal film in a direction intersecting the extending direction of the slit, and the first It is preferable that the optical axis of the two dielectric layers is inclined in a second direction opposite to the first direction on the first dielectric layer.
According to this configuration, the phase difference caused by the inclination of the optical axis of the first dielectric layer can be canceled by the second dielectric layer.
上記適用例に記載の偏光素子において、前記第2誘電体層に積層され、前記第1の方向または前記第2の方向と直交する第3の方向に傾斜した光学軸を有する第3誘電体層と、前記第3誘電体層に積層され、前記第3の方向と反対の第4の方向に傾斜した光学軸を有する第4誘電体層と、をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、第2誘電体層に第3誘電体層及び第4誘電体層を積層しても、第3誘電体層の光学軸の傾斜に起因する位相差を第4誘電体層で打ち消すことができる。また、第3誘電体層の光学軸の傾斜方向が、第1誘電体層または第2誘電体層の光学軸の傾斜方向に対して直交していることから、積層された第1〜第4誘電体層を基材面の法線方向から見たときの光学的な異方性が解消されて等方性となる。加えて、金属膜は、積層された4つの誘電体層で保護されることから、耐久品質が向上した偏光素子を提供できる。
The polarizing element according to the application example, wherein the third dielectric layer is stacked on the second dielectric layer and has an optical axis inclined in the first direction or a third direction orthogonal to the second direction. And a fourth dielectric layer stacked on the third dielectric layer and having an optical axis inclined in a fourth direction opposite to the third direction.
According to this configuration, even if the third dielectric layer and the fourth dielectric layer are stacked on the second dielectric layer, the phase difference caused by the inclination of the optical axis of the third dielectric layer is not reduced. Can be countered. Further, since the tilt direction of the optical axis of the third dielectric layer is orthogonal to the tilt direction of the optical axis of the first dielectric layer or the second dielectric layer, the first to fourth stacked layers are used. When the dielectric layer is viewed from the normal direction of the substrate surface, the optical anisotropy is eliminated and the dielectric layer becomes isotropic. In addition, since the metal film is protected by the four laminated dielectric layers, a polarizing element with improved durability can be provided.
上記適用例に記載の偏光素子は、前記スリットの延在方向に対して交差する方向において、前記第1誘電体層の光学軸は、前記金属膜上で第1の方向に傾斜し、前記第2誘電体層の光学軸は、前記第1誘電体層上で前記第1の方向と直交する第2の方向に傾斜し、前記第2誘電体層に積層され、前記第1の方向または前記第2の方向と反対の第3の方向に傾斜した光学軸を有する第3誘電体層と、前記第3誘電体層に積層され、前記第1の方向または前記第2の方向と反対であって、前記第3の方向と直交する第4の方向に傾斜する光学軸を有する第4誘電体層と、をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、第1誘電体層及び第2誘電体層のうちの一方の光学軸の傾斜に起因する位相差を第3誘電体層により打ち消し、他方の光学軸の傾斜に起因する位相差を第4誘電体層により打ち消すことができる。また、上下に重なり合う第1誘電体層と第2誘電体層、並びに第3誘電体層と第4誘電体層において光学軸が互いに直交しているため、積層された第1〜第4誘電体層を基材面の法線方向から見たときの光学的な異方性が解消される。加えて、金属膜は、積層された4つの誘電体層で保護されることから、耐久品質が向上した偏光素子を提供できる。
In the polarizing element according to the application example described above, the optical axis of the first dielectric layer is inclined in the first direction on the metal film in a direction intersecting the extending direction of the slit, and the first The optical axis of the two dielectric layers is inclined in a second direction orthogonal to the first direction on the first dielectric layer, and is laminated on the second dielectric layer, and the first direction or the A third dielectric layer having an optical axis inclined in a third direction opposite to the second direction, and laminated on the third dielectric layer, opposite to the first direction or the second direction. And a fourth dielectric layer having an optical axis inclined in a fourth direction orthogonal to the third direction.
According to this configuration, the phase difference caused by the inclination of one optical axis of the first dielectric layer and the second dielectric layer is canceled by the third dielectric layer, and the position caused by the inclination of the other optical axis. The phase difference can be canceled out by the fourth dielectric layer. In addition, since the optical axes of the first dielectric layer and the second dielectric layer that overlap vertically and the third dielectric layer and the fourth dielectric layer are orthogonal to each other, the first to fourth dielectric layers are stacked. Optical anisotropy is eliminated when the layer is viewed from the normal direction of the substrate surface. In addition, since the metal film is protected by the four laminated dielectric layers, a polarizing element with improved durability can be provided.
上記適用例に記載の偏光素子は、前記第1誘電体層の上方において、前記基材の法線方向に光学軸を有する誘電体層をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、少なくとも第1誘電体層と第2誘電体層とを積層することによる厚み方向の位相差を追加した誘電体層により打ち消すことができる。加えて、金属膜は、積層された少なくとも3つの誘電体層で保護されることから、耐久品質がさらに向上した偏光素子を提供できる。
The polarizing element described in the application example described above preferably further includes a dielectric layer having an optical axis in a normal direction of the base material above the first dielectric layer.
According to this configuration, at least the first dielectric layer and the second dielectric layer can be counteracted by the dielectric layer to which the thickness direction retardation is added. In addition, since the metal film is protected by the laminated at least three dielectric layers, a polarizing element with further improved durability can be provided.
[適用例]本適用例に係る電気光学装置は、上記適用例に記載の偏光素子を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、位相差やクラックが生じ難い偏光素子を備えているので、優れた光学特性と高い耐久品質とを兼ね備えた電気光学装置を提供することができる。
[Application Example] An electro-optical device according to this application example includes the polarizing element described in the application example.
According to this application example, since the polarizing element that hardly causes a phase difference or a crack is provided, an electro-optical device having both excellent optical characteristics and high durability quality can be provided.
[適用例]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、位相差やクラックが生じ難い偏光素子を有する電気光学装置を備えているので、優れた光学特性と高い耐久品質とを兼ね備えた電子機器を提供することができる。
[Application Example] An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device according to the application example described above.
According to this application example, since the electro-optical device having the polarizing element that hardly causes the phase difference and the crack is provided, it is possible to provide an electronic apparatus having both excellent optical characteristics and high durability quality.
[適用例]本適用例に係る偏光素子の製造方法は、基材上に成膜された金属膜に複数のスリットを形成する工程と、気相成膜法により、前記スリットの延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層を形成する工程と、気相成膜法により、前記第1の方向と反対の第2の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第1誘電体層に積層して第2誘電体層を形成する工程と、を備えた。 [Application Example] A method of manufacturing a polarizing element according to this application example includes a step of forming a plurality of slits in a metal film formed on a substrate, and a direction in which the slits extend by a vapor deposition method. The inorganic material is obliquely deposited from the intersecting first direction to form the first dielectric layer, and the inorganic material is deposited from the second direction opposite to the first direction by a vapor deposition method. And forming a second dielectric layer by laminating it obliquely and stacking on the first dielectric layer.
本適用例によれば、気相成膜法により、スリットの延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層を形成するので、複数のスリットを第1誘電体層で埋めることなく金属膜を封止することができる。また、第1誘電体層及び第2誘電体層のそれぞれを成膜する際の成膜方向が、第1誘電体層及び第2誘電体層の光学軸の傾斜方向となる。したがって、第1誘電体層の光学軸の傾斜方向と第2誘電体層の光学軸の傾斜方向とが反対となることから、第1誘電体層の光学軸の傾斜に起因する位相差を第2誘電体層で打ち消すことができる。加えて、各誘電体層を無機材料の例えば結晶粒の集合体として成膜しても、結晶粒の配列の仕方が第1誘電体層と第2誘電体層とで異なることになり、熱などの応力でクラックが生じ難くなる。つまり、第1誘電体層及び第2誘電体層によって封止され、位相差やクラックが生じ難い偏光素子を製造することができる。 According to this application example, the first dielectric layer is formed by obliquely depositing the inorganic material from the first direction intersecting with the extending direction of the slits by the vapor deposition method. The metal film can be sealed without being filled with one dielectric layer. In addition, the film formation direction when forming each of the first dielectric layer and the second dielectric layer is the inclination direction of the optical axis of the first dielectric layer and the second dielectric layer. Accordingly, since the tilt direction of the optical axis of the first dielectric layer is opposite to the tilt direction of the optical axis of the second dielectric layer, the phase difference caused by the tilt of the optical axis of the first dielectric layer is reduced. It can be canceled out with two dielectric layers. In addition, even when each dielectric layer is formed as an aggregate of inorganic materials such as crystal grains, the arrangement of the crystal grains differs between the first dielectric layer and the second dielectric layer, Cracks are less likely to occur due to stress such as. That is, it is possible to manufacture a polarizing element that is sealed by the first dielectric layer and the second dielectric layer and hardly causes retardation or cracks.
上記適用例に記載の偏光素子の製造方法において、気相成膜法により、前記第1の方向または前記第2の方向と直交する第3の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第2誘電体層に積層して第3誘電体層を形成する工程と、気相成膜法により、前記第3の方向と反対の第4の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第3誘電体層に積層して第4誘電体層を形成する工程と、を備えることが好ましい。
この方法によれば、成膜方向に係る第3誘電体層の光学軸の傾斜方向と第4誘電体層の光学軸の傾斜方向とが反対となるため、第3誘電体層の光学軸の傾斜に起因する位相差を第4誘電体層により打ち消すことができる。また、第1誘電体層または第2誘電体層の光学軸の傾斜方向と第3誘電体層の光学軸の傾斜方向とが直交していることから、積層された第1〜第4誘電体層を基材面の法線方向から見たときの光学的な異方性が解消された偏光素子を製造することができる。つまり、複数のスリットを有する金属膜上に第1〜第4誘電体層を順に形成し、位相差やクラックが生じ難く、耐久品質が向上した偏光素子を製造することができる。
In the method for manufacturing a polarizing element according to the application example described above, the inorganic material is obliquely deposited from the first direction or the third direction orthogonal to the second direction by a vapor deposition method. The inorganic material is obliquely deposited from a fourth direction opposite to the third direction by a step of forming a third dielectric layer by laminating two dielectric layers and a vapor deposition method, And a step of forming a fourth dielectric layer by stacking on the three dielectric layers.
According to this method, since the inclination direction of the optical axis of the third dielectric layer in the film forming direction is opposite to the inclination direction of the optical axis of the fourth dielectric layer, the optical axis of the third dielectric layer is The phase difference caused by the inclination can be canceled by the fourth dielectric layer. In addition, since the tilt direction of the optical axis of the first dielectric layer or the second dielectric layer and the tilt direction of the optical axis of the third dielectric layer are orthogonal, the first to fourth dielectric layers stacked. A polarizing element in which optical anisotropy is eliminated when the layer is viewed from the normal direction of the substrate surface can be produced. In other words, the first to fourth dielectric layers are sequentially formed on a metal film having a plurality of slits, and a polarizing element that is less likely to cause phase difference and cracks and has improved durability quality can be manufactured.
[適用例]本適用例に係る他の偏光素子の製造方法は、基材上に成膜された金属膜に複数のスリットを形成する工程と、気相成膜法により、前記スリットの延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層を形成する工程と、気相成膜法により、前記第1の方向と直交する第2の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第1誘電体層に積層して第2誘電体層を形成する工程と、気相成膜法により、前記第1の方向または前記第2の方向と反対の第3の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第2誘電体層に積層して第3誘電体層を形成する工程と、気相成膜法により、前記第1の方向または前記第2の方向と反対であって、前記第3の方向と直交する第4の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第3誘電体層に積層して第4誘電体層を形成する工程と、を備えた。
この方法によれば、成膜方向に係る第1誘電体層及び第2誘電体層のうちの一方の光学軸の傾斜方向が第3誘電体層の光学軸の傾斜方向と反対となり、第1誘電体層及び第2誘電体層のうちの他方の光学軸の傾斜方向が第4誘電体層の光学軸の傾斜方向と反対となる。また、第1誘電体層及び第2誘電体層の光学軸の傾斜方向が互いに直交し、第3誘電体層と第4誘電体層の光学軸の傾斜方向が互いに直交していることから、積層された第1〜第4誘電体層を基材面の法線方向から見たときの光学的な異方性が解消される。したがって、第1〜第4誘電体層を積層しても相互に位相差が打ち消された偏光素子を製造することができる。つまり、複数のスリットを有する金属膜上に第1〜第4誘電体層を順に形成し、位相差やクラックが生じ難く、耐久品質が向上した偏光素子を製造することができる。
[Application Example] Another method of manufacturing a polarizing element according to this application example is the extension of the slit by a step of forming a plurality of slits in a metal film formed on a substrate and a vapor deposition method. Forming the first dielectric layer by obliquely depositing an inorganic material from a first direction intersecting the direction, and forming the first dielectric layer from a second direction orthogonal to the first direction by a vapor deposition method. The step of depositing material obliquely and laminating the first dielectric layer to form the second dielectric layer and the first direction or the second direction opposite to the second direction by a vapor deposition method The inorganic material is obliquely deposited from the three directions and laminated on the second dielectric layer to form the third dielectric layer, and the first direction or the second by the vapor deposition method. And depositing the inorganic material obliquely from a fourth direction orthogonal to the third direction, Forming a fourth dielectric layer laminated on the serial third dielectric layer, comprising a.
According to this method, the tilt direction of one optical axis of the first dielectric layer and the second dielectric layer in the film forming direction is opposite to the tilt direction of the optical axis of the third dielectric layer. The tilt direction of the other optical axis of the dielectric layer and the second dielectric layer is opposite to the tilt direction of the optical axis of the fourth dielectric layer. In addition, since the inclination directions of the optical axes of the first dielectric layer and the second dielectric layer are orthogonal to each other, and the inclination directions of the optical axes of the third dielectric layer and the fourth dielectric layer are orthogonal to each other, The optical anisotropy when the laminated first to fourth dielectric layers are viewed from the normal direction of the substrate surface is eliminated. Accordingly, it is possible to manufacture a polarizing element in which the phase difference is canceled out even if the first to fourth dielectric layers are stacked. In other words, the first to fourth dielectric layers are sequentially formed on a metal film having a plurality of slits, and a polarizing element that is less likely to cause phase difference and cracks and has improved durability quality can be manufactured.
上記適用例に記載の偏光素子の製造方法において、気相成膜法により、前記基材の法線方向から前記無機材料を堆積させ、前記第1誘電体層の上方に誘電体層を形成する工程をさらに備えることが好ましい。なお、第1誘電体層の上方に誘電体層を形成するとは、第1誘電体層に接して上方に当該誘電体層を形成する場合だけでなく、第1誘電体層の上方に他の誘電体層を介して当該誘電体層を形成する場合も含むものである。
この方法によれば、少なくとも第1誘電体層と第2誘電体層とを積層することによる厚み方向の位相差を追加形成した誘電体層により打ち消すことができる。加えて、金属膜は、積層された少なくとも3つの誘電体層で保護されることから、耐久品質がさらに向上した偏光素子を製造することができる。
In the polarizing element manufacturing method according to the application example described above, the inorganic material is deposited from the normal direction of the base material by a vapor deposition method, and a dielectric layer is formed above the first dielectric layer. It is preferable to further include a process. Note that the formation of the dielectric layer above the first dielectric layer is not limited to the case where the dielectric layer is formed in contact with the first dielectric layer but above the first dielectric layer. This includes the case where the dielectric layer is formed via the dielectric layer.
According to this method, at least the first dielectric layer and the second dielectric layer can be counteracted by the dielectric layer additionally formed in the thickness direction retardation. In addition, since the metal film is protected by the laminated at least three dielectric layers, a polarizing element with further improved durability can be manufactured.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
(第1実施形態)
<偏光素子>
第1実施形態の偏光素子について、図1及び図2を参照して説明する。図1は第1実施形態の偏光素子の構成を示す概略斜視図、図2は第1実施形態の偏光素子の構造と封止層の光学的な構造とを示す概略図である。
(First embodiment)
<Polarizing element>
The polarizing element of 1st Embodiment is demonstrated with reference to FIG.1 and FIG.2. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the polarizing element of the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the polarizing element of the first embodiment and the optical structure of the sealing layer.
図1に示すように、本実施形態の偏光素子70Aは、透光性の基材71と、基材71の一方の面側に設けられた金属膜72と、金属膜72上に設けられた透光性の封止層74とを有している。金属膜72には、複数のスリット73が設けられている。
As shown in FIG. 1, the polarizing element 70 </ b> A of the present embodiment is provided on a
基材71は、例えば石英や無アルカリガラスなどの透明基板であって、厚みは任意に設定可能である。
The
金属膜72は、例えばアルミニウムなどの光反射性を有する金属が用いられており、例えばフォトリソグラフィ法などを用いてパターニングされ、複数のスリット73が形成されている。本実施形態では、複数のスリット73の周辺に基材71の外形に沿って額縁部が残るように、金属膜72がパターニングされている。なお、上記額縁部が無いように金属膜72をパターニングしてもよい。言い換えれば、スリット73の延在方向における両端部が開放された状態に金属膜72をパターニングしてもよい。
The
複数のスリット73は、一定の方向に等間隔で設けられ、その配置間隔は可視光波長よりも短い例えば200nm(ナノメーター)以下の値である。金属膜72の膜厚は、スリット73の配置間隔とほぼ同じ値となっている。したがって、実際には目視でスリット73を確認することは困難なため、図1では、スリット73を視認可能な大きさとなるように拡大して表示している。
The plurality of
封止層74は、複数のスリット73が設けられた金属膜72を封止するものであって、第1誘電体層75と第2誘電体層76とがこの順に積層されたものである。
The
第1誘電体層75及び第2誘電体層76は、低透湿性の無機材料を用いて積層後の封止層74が透光性を有するように形成されている。このような無機材料としては、例えば酸化シリコン(SiOx)、酸化アルミニウム(AlOx)、酸化タンタル(TaOx)、酸化ハフニウム(HfOx)、窒化ケイ素(SiNx)、フッ化マグネシウム(MgF2)などが挙げられる。
The
このような偏光素子70Aは、ワイヤーグリッド型と呼ばれ、基材71あるいは封止層74側から入射した光のうち、スリット73の延在方向に振動する波である光(偏光)は透過せずに一部は吸収され他は反射する。その一方で、スリット73の延在方向と直交する方向に振動する波である光(偏光)は透過する。
Such a
以降、スリット73の延在方向と直交する方向をX方向とし、スリット73の延在方向をY方向とし、X方向及びY方向に直交すると共に、金属膜72が設けられた基材71の基材面の法線方向をZ方向として説明する。また、Z方向に沿って上方から見ることを「平面視」と言う。さらに、平面視における方位を、時計の時刻で表すこととする。例えば、X方向において3時に向かう方向を3時方向と呼び、その反対方向を9時方向と呼ぶ。同じく、Y方向において12時に向かう方向を12時方向と呼び、その反対方向を6時方向と呼ぶ。
Hereinafter, the direction orthogonal to the extending direction of the
図2に示すように、基材71上に設けられた金属膜72は、複数の金属線72aが等間隔で配置されることにより、金属線72a間にスリット73が構成されたものである。複数のスリット73の空間を維持した状態で金属膜72は封止層74によって封止されている。
As shown in FIG. 2, the
封止層74は、第1誘電体層75と第2誘電体層76とが積層されたものであり、いずれも成膜に係る異方性により光学的には屈折率nが、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体として表すことができる。この場合の屈折率楕円体における光学軸は、屈折率nが最も大きなnxの軸であり、後述する誘電体層の成膜方向と同じである。第1誘電体層75の光学軸は、金属膜72が形成された基材71の基材面に対して所定の角度θで3時方向に傾斜している(3時方向に下がった状態となっている)。これに対して、第2誘電体層76の光学軸は、同じく金属膜72が形成された基材71の基材面に対して所定の角度θで9時方向に傾斜している(9時方向に下がった状態となっている)。つまり、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向と第2誘電体層76の光学軸の傾斜方向とは異なっており、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向に対して第2誘電体層76の光学軸はX方向において反対方向に傾斜している。なお、誘電体層の成膜方向は、基材面に対する成膜の角度だけでなく成膜の方位も含まれる。
The
このような第1誘電体層75及び第2誘電体層76の光学的な配置によれば、基材71に対してZ方向の真上から見た場合、封止層74は、nx>nyの関係を満たす屈折率楕円体となる。つまり、光学軸が3時方向に傾斜した第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差は、光学軸が9時方向に傾斜した第2誘電体層76の光学軸の傾斜に起因する位相差によって打ち消されることになる。
According to such an optical arrangement of the
<偏光素子の製造方法>
次に、本実施形態の偏光素子70Aの製造方法について、図3を参照して説明する。図3は第1実施形態の偏光素子の製造方法を示す概略断面図である。
<Manufacturing method of polarizing element>
Next, a manufacturing method of the
本実施形態の偏光素子70Aの製造方法は、基材71上に金属膜72を成膜する第1工程と、成膜された金属膜72に複数のスリット73を形成する第2工程と、気相成膜法により、スリット73の延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成する第3工程と、同じく気相成膜法により、第1の方向と反対の第2の方向から無機材料を斜めに堆積させ、第1誘電体層75に積層して第2誘電体層76を形成する第4工程と、を含んでいる。
The manufacturing method of the
本実施形態の偏光素子70Aの製造方法において、スリット73の延在方向の一例は前述したようにY方向である。また、スリット73の延在方向と交差する第1の方向の一例は、図3において矢印で示すように3時方向であり、第1の方向と反対の第2の方向の一例は、同じく図3において矢印で示すように9時方向である。
In the manufacturing method of the
第1工程では、気相成膜法として例えばアルミニウムをターゲットとしたスパッタ法により、基材71の一方の表面に所定の膜厚でアルミニウム膜を形成して金属膜72とする。そして、第2工程へ進む。
In the first step, an aluminum film having a predetermined thickness is formed on one surface of the base 71 by a sputtering method using aluminum as a target, for example, as a vapor phase film forming method to form a
第2工程では、アルミニウム膜からなる金属膜72をパターニングして、複数のスリット73を形成する。アルミニウム膜のパターニング方法としては、パターニング後に形成される金属線72aの断面におけるエッジがウェットエッチングに比べて明瞭となるドライエッチングを用いることが好ましい。
In the second step, the
図3に示すように、X方向における、金属線72aのライン幅Lと、金属線72a間のスペース(つまりスリット73の幅)Sとを加えた値が、金属線72aの配置ピッチPである。スリット73の配置ピッチもPである。基材71上における金属線72aの高さhは、配置ピッチPとほぼ同じである。本実施形態では、幅LとスペースSとをそれぞれ例えば70nm(ナノメーター)として、金属膜72及びスリット73を形成した。なお、金属線72aの配置ピッチPは、スリット73の形成精度と、後述する偏光素子70Aの偏光分離特性とを考慮すると、200nm以下であることが好ましく、70nm〜150nmの範囲内であることがより好ましい。そして、第3工程へ進む。
As shown in FIG. 3, the value obtained by adding the line width L of the
第3工程では、気相成膜法として例えば酸化シリコン(SiOx)をターゲットとしたスパッタ法により、無機材料である酸化シリコン(SiOx)を3時方向から斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成する。具体的には、図3に示すように、無機材料を3時方向から斜めに堆積させる初期の段階では、隣り合う金属線72a間のスリット73の空間をまだ閉塞されない。金属線72aの頭頂部に無機材料が斜めに堆積され、ある程度の膜厚d0に到達したときに、堆積された無機材料によってスリット73の空間が閉塞される。続けて、無機材料を斜めに堆積させ、膜厚d1まで無機材料を堆積させることで表面が平坦になった第1誘電体層75が形成される。つまり、第1誘電体層75は、膜厚d0の第1層75aに膜厚d1の第2層75bを堆積させたものである。したがって、第1誘電体層75の膜厚は、d0にd1を加えた値となる。そして、第4工程に進む。
In the third step, the
第4工程では、気相成膜法として例えば酸化シリコン(SiOx)をターゲットとしたスパッタ法により、無機材料である酸化シリコン(SiOx)を9時方向から斜めに堆積させて第1誘電体層75上に第2誘電体層76を形成する。第1誘電体層75の表面に無機材料を堆積させることから、第2誘電体層76の表面もまた平坦となる。第2誘電体層76の膜厚はd2である。
In the fourth step, the
上述したように、第1誘電体層75の第1層75aは、斜め方向に堆積された無機材料と、スリット73の上方に形成された空間とを含むことから、第1層75aに積層された第2層75bの屈折率をn1とすると、第1層75aの屈折率n0は、下記式(1)で導かれる。
n0=a×n1・・・(1)
aは1未満の係数である。
As described above, the
n 0 = a × n 1 (1)
a is a coefficient of less than 1.
第1誘電体層75と第2誘電体層76とは同じ無機材料を用いて形成されていることから、第1誘電体層75の第2層75bの屈折率n1と、第2誘電体層76の屈折率n2とは下記式(2)に示すように同じ値となる。
n1=n2・・・・(2)
Since the
n 1 = n 2 (2)
第1誘電体層75の第1層75aの膜厚d0は、スリット73の幅すなわち、スペースSに依存すると考えられる。無機材料を斜めに堆積させて第1層75aを形成するときの基材面に対する成膜の角度にもよるが、d0≒Sとみなすことができる。そうすると、金属線72aの配置ピッチPは、金属線72aのライン幅LとスペースSとの和であることから、L:S=1:1のときの第1層75aの膜厚d0は下記式(3)で導くことができる。
d0=P/2・・・(3)
The film thickness d 0 of the
d 0 = P / 2 (3)
各誘電体層の正面位相差の値は、誘電体層の屈折率と膜厚との積で与えることができる。前述したように、第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差を第2誘電体層76によって打ち消そうとする場合は、第1誘電体層75の正面位相差の値と、第2誘電体層76の正面位相差の値とを同じとすることになる。ゆえに、第1誘電体層75の正面位相差の値と第2誘電体層76の正面位相差の値との関係は、下記式(4)で導くことができる。
n2×d2=n0×d0+n1×d1・・・(4)
The value of the front phase difference of each dielectric layer can be given by the product of the refractive index and the film thickness of the dielectric layer. As described above, when the phase difference caused by the inclination of the optical axis of the
n 2 × d 2 = n 0 × d 0 + n 1 × d 1 (4)
上記式(4)に上記式(1)〜(3)を当てはめると、下記式(5)が導かれる。
d2=d1+a×P/2・・・(5)
When the above formulas (1) to (3) are applied to the above formula (4), the following formula (5) is derived.
d 2 = d 1 + a × P / 2 (5)
ここで、例えば、a=0.8、P=140nmとすると、a×P/2=56nmとなる。したがって、例えば、d1=100nmとすると、d2=156nmとなる。第1誘電体層75は、d0≒Sとみなすと、d0+d1=170nmであり、第1誘電体層75に第2誘電体層76を加えた封止層74の総膜厚は、170nm+156nm=326nmとなる。なお、封止層74の総膜厚は、偏光素子70Aの光学特性と耐久品質(耐熱性、耐湿性)とを考慮して決める。
Here, for example, if a = 0.8 and P = 140 nm, a × P / 2 = 56 nm. Therefore, for example, when d 1 = 100 nm, d 2 = 156 nm. The
なお、気相成膜法は、スパッタ法に限らず真空蒸着法を用いてもよい。気相成膜法を用いることにより、上述した無機材料が斜め方向に堆積することにより上記各誘電体層が形成される。そうすると、図3に示すように、第1誘電体層75の第1層75aにおいて、隣り合う金属線72a上に堆積した無機材料の例えば結晶粒によりスリット73を閉塞する部分では、結晶粒同士が当接した境界が生ずる。第1層75aに無機材料を堆積させて第2層75bを成膜し、さらに成膜方位を変えて第2誘電体層76を成膜することで、当該境界は目立ち難くなる。例えば、第1誘電体層75だけで金属膜72を封止する状態では、熱などの応力が加わると、当該境界からクラックが生ずるおそれがある。クラックが生ずると偏光素子の破損に繋がる。また、クラックから水分や酸素が浸入して金属膜72が変質すると、偏光素子の光学特性に影響を及ぼすおそれがある。本実施形態では、第1誘電体層75に対して異なる成膜方位から無機材料を斜めに堆積させて第2誘電体層76を形成するので、このようなクラックの発生を低減可能である。
Note that the vapor deposition method is not limited to the sputtering method, and a vacuum deposition method may be used. By using the vapor phase film forming method, the above-described inorganic material is deposited in an oblique direction, whereby each of the dielectric layers is formed. Then, as shown in FIG. 3, in the
次に、偏光素子70Aの光学特性の測定方法について、図4及び図5を参照して説明する。図4は偏光素子における光の透過率を測定する方法を示す概略図、図5は偏光素子における光の反射率を測定する方法を示す概略図である。
Next, a method for measuring the optical characteristics of the
偏光素子70Aに入射する光において、スリット73の延在方向に振動する波である光をS波とし、その透過率をTsとし、反射率をRsとして表す。また、スリット73の延在方向と直交する方向に振動する波である光をP波とし、その透過率をTpとし、反射率をRpとして表す。そうすると、偏光素子70Aは、S波に比べてP波をよく透過することから、透過率の関係は、Tp≫Tsとなる。透過率の関係に対して反射率の関係は、逆となることから、Rs≫Rpとなる。本実施形態では、Tpが90%以上、好ましくは92%以上となるように金属膜72を成膜してパターニングし、複数のスリット73を形成している。
In light incident on the
例えば、Tpが90%で、Tsが0.05%ならば、Tp/Tsの比は、1800となる。Tp/Tsの値は偏光分離特性と呼ばれ、偏光素子70Aを例えば液晶装置に用いた場合、液晶装置におけるコントラストを規定する要因の1つとなる。つまり、透過率Tp,Ts、反射率Rp,Rs、偏光分離特性は、偏光素子70Aの光学特性を示すものである。
For example, if Tp is 90% and Ts is 0.05%, the ratio of Tp / Ts is 1800. The value of Tp / Ts is called a polarization separation characteristic, and becomes one of the factors that define the contrast in the liquid crystal device when the
図4に示すように、透過率の測定系としては、光源からの光束を所定の方向に振動する波である直線偏光に変換する偏光変換素子81と、偏光変換素子81で変換された直線偏光を受光してその強度を測定する積分球82とを備える測定系を挙げることができる。偏光変換素子81は、入射したランダム偏光である光束を一定の方向に振動する直線偏光に変換する、例えば結晶型のグランテーラー偏光子を挙げることができる。偏光変換素子81は、光束の光軸を中心に回転可能となっており、これにより入射したランダム偏光を回転角を変えることによって、P波とS波とに変換することができる。偏光変換素子81に入射するランダム偏光の光束の大きさは、例えばφ5mmである。
As shown in FIG. 4, the transmittance measurement system includes a
まず、偏光変換素子81と積分球82との間の光軸上に、測定対象の偏光素子Wを配置しない状態で、偏光変換素子81により光束をP波に変換して積分球82で受光し、その強度を基準の「1」とする。次に、偏光変換素子81と積分球82との間の光軸上に、例えば図4に示すように、スリット73の延在方向が水平となるように測定対象の偏光素子Wを配置して、偏光素子Wを透過したP波を積分球82で受光し、その強度を測定する。先に測定した強度との比をとることにより、P波の透過率Tp(%)を求めることができる。
First, a light beam is converted into a P wave by the
同様にして、偏光変換素子81と積分球82との間の光軸上に、測定対象の偏光素子Wを配置しない状態で、今度は偏光変換素子81を90度回転させて光束をS波に変換して積分球82で受光し、その強度を基準の「1」とする。次に、偏光変換素子81と積分球82との間の光軸上に、例えばスリット73の延在方向が水平となるように測定対象の偏光素子Wを配置して、偏光素子Wを透過したS波を積分球82で受光し、その強度を測定する。先に測定した透過光の強度との比をとることにより、S波の透過率Ts(%)を求めることができる。
Similarly, in a state where the polarization element W to be measured is not disposed on the optical axis between the
図5に示すように、反射率の測定系としては、偏光変換素子81と、積分球82と、光束の光軸上に所定の角度で互いに反対方向に傾斜して配置される一対のミラー83とを備える測定系を挙げることができる。一対のミラー83のうち一方のミラー83で反射した直線偏光が入射するように測定対象の偏光素子Wが配置される。具体的には、一対のミラー83のうちの一方のミラー83に入射した直線偏光が反射して、偏光素子Wの法線に対して5度の角度で偏光素子Wに入射し、偏光素子Wで反射した直線偏光が同じく法線に対して5度の角度で他方のミラー83に入射するように、一対のミラー83に対して偏光素子Wが対向して配置される。
As shown in FIG. 5, the reflectance measurement system includes a
まず、偏光素子Wが配置される位置に全反射ミラーを配置して、偏光変換素子81により変換された直線偏光(P波またはS波)を全反射ミラーに入射させ、その反射光の強度を積分球82で測定して基準の「1」とする。次に、例えば図5に示すように、スリット73の延在方向がミラー83に入射する直線偏光(P波またはS波)の光軸と直交するように測定対象の偏光素子Wを配置して、上記直線偏光(P波またはS波)を入射させ、その反射光を積分球82で受光して、その強度を測定する。先に測定した反射光の強度との比をとることによりP波の反射率RpまたはS波の反射率Rsのうち一方を求めることができる。続いて、測定対象の偏光素子Wを面内で90度回転させて、上記直線偏光(P波またはS波)を入射させ、その反射光を積分球82で受光して、その強度を測定する。先に測定した反射光の強度との比をとることによりP波の反射率Rp(%)またはS波の反射率Rs(%)のうち他方を求めることができる。
First, a total reflection mirror is arranged at a position where the polarizing element W is arranged, and linearly polarized light (P wave or S wave) converted by the
上記第1実施形態の偏光素子70Aとその製造方法によれば、以下の効果が得られる。
(1)金属膜72に対して複数のスリット73が延在した方向と直交する3時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成し、第1誘電体層75に対して9時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて第2誘電体層76を形成する。第1誘電体層75は成膜方位の3時方向に傾斜した光学軸を有し、第2誘電体層76は成膜方位の9時方向に傾斜した光学軸を有することから、第2誘電体層76の光学軸の傾斜方向は、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向と反対となる。したがって、第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差を第2誘電体層76で打ち消すことができる。すなわち、位相差が生じ難い封止層74により封止されたワイヤーグリッド型の偏光素子70Aを提供あるいは製造することができる。
According to the
(1) The
(2)第1誘電体層75は、気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させてスリット73を閉塞している。したがって、第1誘電体層75のスリット73を閉塞する部分には成膜に係る境界が生じる。本実施形態では、第1誘電体層75に積層して、第1誘電体層75と反対の成膜方位から第2誘電体層76が形成されるため、例えば熱などの応力が加わっても当該境界にクラックが生じ難い。すなわち、熱などの応力によりクラックが生じ難く、優れた耐久品質(耐熱性、耐湿性)を有する偏光素子70Aを提供あるいは製造することができる。
(2) The
なお、第1誘電体層75の成膜方位は、3時方向に限定されず、9時方向でもよい。その場合、第2誘電体層76の成膜方位は、反対の3時方向となる。
The film formation direction of the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の偏光素子とその製造方法について、図6及び図7を参照して説明する。図6は第2実施形態の偏光素子の構成を示す概略斜視図、図7は第2実施形態の偏光素子の構造と封止層の光学的な構造とを示す概略図である。第2実施形態の偏光素子は、上記第1実施形態の偏光素子70Aに対して封止層74の構成を異ならせたものである。したがって、上記第1実施形態の偏光素子70Aと同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, the polarizing element of 2nd Embodiment and its manufacturing method are demonstrated with reference to FIG.6 and FIG.7. FIG. 6 is a schematic perspective view showing the configuration of the polarizing element of the second embodiment, and FIG. 7 is a schematic view showing the structure of the polarizing element of the second embodiment and the optical structure of the sealing layer. In the polarizing element of the second embodiment, the configuration of the
図6に示すように、本実施形態の偏光素子70Bは、透光性の基材71と、基材71の一方の面側に設けられた金属膜72と、金属膜72上に設けられた透光性の封止層74Bとを有している。金属膜72には、複数のスリット73が設けられている。スリット73はY方向に延在している。上記第1実施形態の偏光素子70Aと同様に、金属線72a及びスリット73はX方向において等間隔で配置されている。
As shown in FIG. 6, the polarizing element 70 </ b> B of the present embodiment is provided on the
封止層74Bは、第1誘電体層75、第2誘電体層76、第3誘電体層77、第4誘電体層78がこの順に積層されたものである。各誘電体層は、いずれも気相成膜法により同じ無機材料を基材面(金属膜72)に対して斜め方向から堆積させて形成されたものである。つまり、本実施形態の偏光素子70Bにおける封止層74Bは、上記第1実施形態の偏光素子70Aの封止層74に対して、さらに第3誘電体層77と第4誘電体層78とを積層したものである。
The
図7に示すように、金属膜72を封止する封止層74Bは、順に積層された、第1誘電体層75、第2誘電体層76、第3誘電体層77、第4誘電体層78を有し、いずれの誘電体層も成膜に係る異方性により光学的には屈折率nが、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体として表すことができる。上記第1実施形態で説明したように、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向は例えば3時方向であり、第2誘電体層76の光学軸の傾斜方向は3時方向と反対の9時方向である。これに対して、第3誘電体層77の光学軸は、3時方向または9時方向(言い換えればX方向)と直交するY方向において、金属膜72が形成された基材面に対して例えば12時方向に所定の角度θで傾斜している(所定の角度θで12時方向に下がった状態となっている)。第4誘電体層78の光学軸は、第3誘電体層77の光学軸の傾斜方向と反対の6時方向に所定の角度θで傾斜している(所定の角度θで6時方向に下がった状態となっている)。つまり、上記第1実施形態で説明したように、各誘電体層の膜厚を適宜調整することにより、第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差を第2誘電体層76により打ち消すことができ、第3誘電体層77の光学軸の傾斜に起因する位相差もまた第4誘電体層78によって打ち消すことができる。
As shown in FIG. 7, the
このような第1誘電体層75、第2誘電体層76、第3誘電体層77、第4誘電体層78の光学的な配置によれば、第2誘電体層76の光学軸の傾斜方向に対して第3誘電体層77の光学軸の傾斜方向が直交していることから、基材71に対してZ方向の真上から見た場合、封止層74Bは、nx=ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体となる。ゆえに、個々の誘電体層の光学軸の傾斜に起因する光学的な異方性(nx>ny)が解消され、封止層74Bは平面視において光学的に等方性となる。
According to such an optical arrangement of the
本実施形態の偏光素子70Bの製造方法は、基材71上に金属膜72を成膜する第1工程と、成膜された金属膜72に複数のスリット73を形成する第2工程と、気相成膜法により、スリット73の延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成する第3工程と、同じく気相成膜法により、第1の方向と反対の第2の方向から無機材料を斜めに堆積させ、第1誘電体層75に積層して第2誘電体層76を形成する第4工程と、を有している。また、気相成膜法により、第1の方向または第2の方向と直交する第3の方向から無機材料を斜めに堆積させて、第2誘電体層76に積層して第3誘電体層77を形成する第5工程と、同じく気相成膜法により、第3の方向と反対の第4の方向から無機材料を斜めに堆積させ、第3誘電体層77に積層して第4誘電体層78を形成する第6工程と、を有している。
The manufacturing method of the
本実施形態の偏光素子70Bの製造方法において、スリット73の延在方向の一例は前述したようにY方向である。また、スリット73の延在方向と交差する第1の方向の一例は、3時方向であり、第1の方向と反対の第2の方向の一例は9時方向である。第3の方向の一例は、12時方向であり、第3の方向と反対の第4の方向の一例は6時方向である。なお、第3の方向は、6時方向であってもよく、その場合、第4の方向は6時方向と反対の12時方向となる。このように第1の方向から第4の方向で規定される成膜方位において所定の角度θで成膜する方向が各誘電体層における光学軸の傾斜方向となる。
In the manufacturing method of the
上記第2実施形態の偏光素子70Bとその製造方法によれば、以下の効果が得られる。
金属膜72に対して複数のスリット73が延在した方向と直交する3時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成し、第1誘電体層75に対して9時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて第2誘電体層76を形成する。さらに、12時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて、第2誘電体層76に積層して第3誘電体層77を形成し、第3誘電体層77に対して6時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて、第3誘電体層77に積層して第4誘電体層78を形成する。成膜に係る第2誘電体層76の光学軸の傾斜方向は、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向と反対となることから、第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差を第2誘電体層76で打ち消すことができる。同様にして、成膜に係る第4誘電体層78の光学軸の傾斜方向は、第3誘電体層77の光学軸の傾斜方向と反対となることから、第3誘電体層77の光学軸の傾斜に起因する位相差を第4誘電体層78で打ち消すことができる。さらに、第2誘電体層76の光学軸の傾斜方向が第3誘電体層77の光学軸の傾斜方向と直交していることから、封止層74Bは平面視において光学的に等方性となる。すなわち、位相差が生じ難い封止層74Bにより封止されたワイヤーグリッド型の偏光素子70Bを提供あるいは製造することができる。また、複数のスリット73が形成された金属膜72は積層された4つの誘電体層によって封止されることから、クラックがより生じ難くなり、上記第1実施形態の偏光素子70Aに比べて、耐久品質(耐熱性、耐湿性)がさらに向上する。
According to the
A
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の偏光素子とその製造方法について、図8及び図9を参照して説明する。図8及び図9は第3実施形態の偏光素子の構造と封止層の光学的な構造とを示す概略図である。詳しくは、図8はY方向に沿った方向から見たときの構造を示し、図9はX方向に沿った方向から見たときの構造を示すものである。第3実施形態の偏光素子は、上記第2実施形態の偏光素子70Bに対して封止層74Bの構成を変えたものである。したがって、上記第2実施形態の偏光素子70B(あるいは上記第1実施形態の偏光素子70A)と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, the polarizing element of 3rd Embodiment and its manufacturing method are demonstrated with reference to FIG.8 and FIG.9. 8 and 9 are schematic views showing the structure of the polarizing element of the third embodiment and the optical structure of the sealing layer. Specifically, FIG. 8 shows the structure when viewed from the direction along the Y direction, and FIG. 9 shows the structure when viewed from the direction along the X direction. The polarizing element of the third embodiment is obtained by changing the configuration of the
図8に示すように、本実施形態の偏光素子70Cは、透光性の基材71と、基材71の一方の面側に設けられた金属膜72と、金属膜72上に設けられた透光性の封止層74Cとを有している。金属膜72には、複数のスリット73が設けられている。スリット73はY方向に延在している。上記第1実施形態の偏光素子70Aと同様に、金属線72a及びスリット73はX方向において等間隔で配置されている。
As shown in FIG. 8, the polarizing element 70 </ b> C of the present embodiment is provided on the
封止層74Cは、第1誘電体層75、第2誘電体層76c、第3誘電体層77c、第4誘電体層78cがこの順に積層されたものである。各誘電体層は、いずれも気相成膜法により同じ無機材料を基材面(金属膜72)に対して斜め方向から堆積させて形成されたものである。したがって、第1誘電体層75、第2誘電体層76c、第3誘電体層77c、第4誘電体層78cは、いずれも成膜の異方性により光学的には屈折率nが、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体として表すことができる。
The
上記第2実施形態(あるいは上記第1実施形態)で説明したように、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向は例えば3時方向である。これに対して、図8に示すように、第1誘電体層75に対して第2誘電体層76cを介して積層される第3誘電体層77cの光学軸の傾斜方向は3時方向と反対の9時方向である。また、図9に示すように、第1誘電体層75に積層された第2誘電体層76cの光学軸の傾斜方向は、3時方向と直交する例えば12時方向であり、第2誘電体層76cに対して第3誘電体層77cを介して積層された第4誘電体層78cの光学軸の傾斜方向は、第2誘電体層76cの光学軸の傾斜方向と反対の6時方向となっている。したがって、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向と第2誘電体層76cの光学軸の傾斜方向とが直交し、第2誘電体層76cの光学軸の傾斜方向と第3誘電体層77cの光学軸の傾斜方向とが直交し、第3誘電体層77cの光学軸の傾斜方向と第4誘電体層78cの光学軸の傾斜方向とが直交していることになる。上記第1実施形態で説明したように、各誘電体層の膜厚を適宜調整すれば、第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差を第3誘電体層77cで打ち消し、第2誘電体層76cの光学軸の傾斜に起因する位相差を第4誘電体層78cで打ち消すことができる。
As described in the second embodiment (or the first embodiment), the tilt direction of the optical axis of the
このような第1誘電体層75、第2誘電体層76c、第3誘電体層77c、第4誘電体層78cの光学的な配置によれば、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向に対して第2誘電体層76cの光学軸の傾斜方向が直交し、第3誘電体層77cの光学軸の傾斜方向に対して第4誘電体層78cの光学軸の傾斜方向が直交していることから、基材71に対してZ方向の真上から見た場合、封止層74Cは、上記第2実施形態の偏光素子70Bにおける封止層74Bと同様に、nx=ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体となる。ゆえに、個々の誘電体層の平面視における光学的な異方性(nx>ny)が解消され、封止層74Cは平面視において光学的に等方性となる。
According to the optical arrangement of the
本実施形態の偏光素子70Cの製造方法は、基材71上に金属膜72を成膜する第1工程と、成膜された金属膜72に複数のスリット73を形成する第2工程と、気相成膜法により、スリット73の延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成する第3工程と、同じく気相成膜法により、第1の方向と直交する第2の方向から無機材料を斜めに堆積させ、第1誘電体層75に積層して第2誘電体層76cを形成する第4工程と、を有している。また、気相成膜法により、第1の方向または第2の方向と反対の第3の方向から無機材料を斜めに堆積させて、第2誘電体層76cに積層して第3誘電体層77cを形成する第5工程と、同じく気相成膜法により、第1の方向または第2の方向と反対であって、第3の方向と直交する第4の方向から無機材料を斜めに堆積させ、第3誘電体層77cに積層して第4誘電体層78cを形成する第6工程と、を有している。
The manufacturing method of the polarizing element 70 </ b> C of the present embodiment includes a first step of forming a
本実施形態の偏光素子70Cの製造方法において、スリット73の延在方向の一例は前述したようにY方向である。また、スリット73の延在方向と交差する第1の方向の一例は、3時方向であり、第1の方向と直交する第2の方向の一例は12時方向である。第1の方向または第2の方向と反対の第3の方向の一例は、9時方向であり、第1の方向または第2の方向と反対であって、第3の方向と直交する第4の方向の一例は6時方向である。
In the manufacturing method of the
なお、第3の方向は、12時方向と反対の6時方向であってもよく、その場合、第4の方向は、3時方向と反対の9時方向となる。このようにすれば、第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差を第4誘電体層78cで打ち消すことができ、第2誘電体層76cの光学軸の傾斜に起因する位相差を第3誘電体層77cで打ち消すことができる。
The third direction may be the 6 o'clock direction opposite to the 12 o'clock direction, and in this case, the fourth direction is the 9 o'clock direction opposite to the 3 o'clock direction. In this way, the phase difference caused by the inclination of the optical axis of the
上記第3実施形態の偏光素子70Cとその製造方法によれば、以下の効果が得られる。
金属膜72に対して複数のスリット73が延在した方向と直交する3時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成し、第1誘電体層75に対して12時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて第2誘電体層76cを形成する。さらに、9時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて、第2誘電体層76cに積層して第3誘電体層77cを形成し、第3誘電体層77cに対して6時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて、第3誘電体層77cに積層して第4誘電体層78cを形成する。成膜に係る第3誘電体層77cの光学軸の傾斜方向は、第1誘電体層75の光学軸の傾斜方向と反対となることから、第1誘電体層75の光学軸の傾斜に起因する位相差を第3誘電体層77cで打ち消すことができる。同様にして、成膜に係る第4誘電体層78cの光学軸の傾斜方向は、第2誘電体層76cの光学軸の傾斜方向と反対となることから、第2誘電体層76cの光学軸の傾斜に起因する位相差を第4誘電体層78cで打ち消すことができる。さらに、各誘電体層の光学軸の傾斜方向が互いに直交していることから、封止層74Cは平面視において光学的に等方性となる。すなわち、位相差が生じ難い封止層74Cにより封止されたワイヤーグリッド型の偏光素子70Cを提供あるいは製造することができる。また、複数のスリット73が形成された金属膜72は積層された4つの誘電体層によって封止されることから、クラックがより生じ難くなり、上記第1実施形態の偏光素子70Aに比べて、耐久品質(耐熱性、耐湿性)がさらに向上する。
According to the
A
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の偏光素子とその製造方法について、図10及び図11を参照して説明する。図10は第4実施形態の偏光素子の構成を示す概略斜視図、図11は第4実施形態の偏光素子の構造と封止層の光学的な構造とを示す概略図である。第4実施形態の偏光素子は、上記第2実施形態の偏光素子70Bにおける封止層74Bにさらに誘電体層を積層したものである。したがって、上記第2実施形態の偏光素子70B(あるいは上記第1実施形態の偏光素子70A)と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
(Fourth embodiment)
Next, the polarizing element of 4th Embodiment and its manufacturing method are demonstrated with reference to FIG.10 and FIG.11. FIG. 10 is a schematic perspective view showing the configuration of the polarizing element of the fourth embodiment, and FIG. 11 is a schematic view showing the structure of the polarizing element of the fourth embodiment and the optical structure of the sealing layer. The polarizing element of the fourth embodiment is obtained by further laminating a dielectric layer on the
図10に示すように、本実施形態の偏光素子70Dは、透光性の基材71と、基材71の一方の面側に設けられた金属膜72と、金属膜72上に設けられた透光性の封止層74Dとを有している。金属膜72には、複数のスリット73が設けられている。スリット73はY方向に延在している。上記第1実施形態の偏光素子70Aと同様に、金属線72a及びスリット73はX方向において等間隔で配置されている。
As shown in FIG. 10, the polarizing element 70 </ b> D of the present embodiment is provided on the
封止層74Dは、第1誘電体層75、第2誘電体層76、第3誘電体層77、第4誘電体層78、第5誘電体層79がこの順に積層されたものである。第1誘電体層75から第4誘電体層78は、いずれも気相成膜法により同じ無機材料を基材面(金属膜72)に対して斜め方向から堆積させて形成されたものである。したがって、第1誘電体層75、第2誘電体層76、第3誘電体層77、第4誘電体層78は、いずれも成膜の異方性により光学的には屈折率nが、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体として表すことができ、上記第2実施形態で説明したように、第4誘電体層78が積層された時点では、図11に示すように、平面視において光学的には等方性(nx=ny)である。
The
本実施形態では、図11に示すように、気相成膜法により同じ無機材料を基材面(金属膜72)の法線方向から堆積させて、第4誘電体層78に積層して第5誘電体層79を形成した。第5誘電体層79は、屈折率nが、nz>nx=nyの関係を満たす屈折率楕円体として表すことができる。第5誘電体層79の光学軸は屈折率が最も大きいnzの軸である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the same inorganic material is deposited from the normal direction of the substrate surface (metal film 72) by a vapor deposition method, and is laminated on the
このような封止層74Dの構成によれば、第5誘電体層79の膜厚を適宜調整することにより、積層された第1誘電体層75から第4誘電体層78までの厚み方向における位相差を第5誘電体層79で打ち消すことができる。そうすると、封止層74Dは、屈折率楕円体が、nx=ny=nzの関係を満たす光学的に等方な球体となる。すなわち、あらゆる方向から入射する光に対して位相差が生じ難くなる。
According to such a configuration of the
本実施形態の偏光素子70Dの製造方法は、基材71上に金属膜72を成膜する第1工程と、成膜された金属膜72に複数のスリット73を形成する第2工程と、気相成膜法により、スリット73の延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層75を形成する第3工程と、同じく気相成膜法により、第1の方向と反対の第2の方向から無機材料を斜めに堆積させ、第1誘電体層75に積層して第2誘電体層76を形成する第4工程と、を有している。また、気相成膜法により、第1の方向または第2の方向と直交する第3の方向から無機材料を斜めに堆積させて、第2誘電体層76に積層して第3誘電体層77を形成する第5工程と、同じく気相成膜法により、第3の方向と反対の第4の方向から無機材料を斜めに堆積させ、第3誘電体層77に積層して第4誘電体層78を形成する第6工程と、を有している。さらに、気相成膜法により、基材71の法線方向から無機材料を堆積させ、第4誘電体層78に積層して第5誘電体層79を形成する第7工程を有している。
The manufacturing method of the
本実施形態の偏光素子70Dの製造方法において、スリット73の延在方向の一例は前述したようにY方向である。また、スリット73の延在方向と交差する第1の方向の一例は、3時方向であり、第1の方向と反対の第2の方向の一例は9時方向である。第3の方向の一例は、12時方向であり、第3の方向と反対の第4の方向の一例は6時方向である。なお、第3の方向は、6時方向であってもよく、その場合、第4の方向は6時方向と反対の12時方向となる。
In the manufacturing method of the
上記第4実施形態の偏光素子70Dとその製造方法によれば、気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて積層した第1誘電体層75から第4誘電体層78に対して、さらに、気相成膜法により無機材料を基材面の法線方向から堆積させた第5誘電体層79を積層形成することで光学的に等方性(nx=ny=nz)となった封止層74Dを形成することができる。すなわち、あらゆる方向から入射した光に対して位相差が生じ難い封止層74Dにより封止されたワイヤーグリッド型の偏光素子70Dを提供あるいは製造することができる。また、複数のスリット73が形成された金属膜72は積層された5つの誘電体層によって封止されることから、クラックがより生じ難くなり、上記第2実施形態の偏光素子70Bに比べて、耐久品質(耐熱性、耐湿性)がさらに向上する。
According to the
なお、本実施形態の偏光素子70Dは、上記第2実施形態の偏光素子70Bの封止層74Bに第5誘電体層79を積層したものであるが、上記第3実施形態の偏光素子70Cの封止層74Cに第5誘電体層79を積層した構成としても、同様な効果が得られる。
The
(第5実施形態)
<電子機器>
次に、上記各実施形態のワイヤーグリッド型の偏光素子を適用可能な電子機器として、投射型表示装置を例に挙げて説明する。図12は電子機器としての投射型表示装置の一例である3板式の透過型液晶プロジェクターの構成を示す概略図、図13は光変調手段としての液晶装置の構成を示す概略断面図である。
(Fifth embodiment)
<Electronic equipment>
Next, a projection display device will be described as an example of an electronic device to which the wire grid type polarizing element of each of the above embodiments can be applied. FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a three-plate transmissive liquid crystal projector as an example of a projection display device as an electronic apparatus, and FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal device as a light modulation means.
図12に示すように、本実施形態の液晶プロジェクター1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、を備えている。また、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、を備えている。さらに、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207と、を備えている。
As shown in FIG. 12, the
偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。
The polarized
ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
The
ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
The red light (R) reflected by the
Green light (G) reflected by the
The blue light (B) transmitted through the
液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ1207によってスクリーン1300上に投射され、画像が拡大されて表示される。
The liquid
液晶ライトバルブ1210は、図13に示す電気光学装置としての液晶装置100が適用されたものである。液晶装置100は、色光の入射側と射出側とにクロスニコルに配置された一対の偏光素子41,42を有している。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。当該一対の偏光素子41,42として、上記各実施形態の偏光素子を適用可能である。
The liquid
<電気光学装置>
図13に示すように、電気光学装置としての液晶装置100は、一対の基板としての第1基板10及び第2基板20と、一対の基板に挟持された液晶層50とを有する液晶パネル110を備えている。第1基板10及び第2基板20の基材は、透明な例えば石英基板が用いられている。第1基板10の液晶層50側には、画素電極15が設けられている。第2基板20の液晶層50側には対向電極23が設けられている。画素電極15及び対向電極23は、例えばITOやIZOなどの透明導電膜を用いて形成されている。図13には、図示していないが、本実施形態の液晶装置100は、アクティブ駆動型であって、画素電極15をスイッチング制御するスイッチング素子として、薄膜トランジスターが第1基板10に設けられている。
<Electro-optical device>
As shown in FIG. 13, a
本実施形態における液晶層50は、負の誘電異方性を有する液晶分子LCで構成されている。画素電極15には、液晶分子LCを所定のプレチルト角θpで略垂直配向させるための配向膜18が形成されている。対向電極23にも同様に、液晶分子LCを所定のプレチルト角θpで略垂直配向させるための配向膜28が形成されている。配向膜18及び配向膜28は、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を各電極に対して例えば所定の角度θbで斜め蒸着することで形成される柱状体の集合体(無機配向膜)である。配向膜18の成膜における蒸着方向と、配向膜28の成膜における蒸着方向とはまったく逆の方向となっている。液晶分子LCのプレチルトの方向は、蒸着方向に依存する。また、電極面の法線に対するプレチルト角θpは、柱状体の傾斜角度θcや柱状体の堆積状態に依存する。各電極から斜め方向に堆積する柱状体の傾斜角度θcと斜め蒸着における所定の角度θbとは必ずしも同じではない。
The
無機材料の蒸着方向は、液晶パネル110の光の入射側と射出側とにクロスニコルに配置される偏光素子41,42の透過軸または吸収軸に対して45度で交差している。つまり、液晶分子LCのプレチルトの方向は、クロスニコルに配置される偏光素子41,42の透過軸または吸収軸に対して45度で交差している。このような液晶分子LCの配向状態は、1軸垂直配向と呼ばれている。本実施形態では、偏光素子41,42として上記実施形態の偏光素子が適用されているため、偏光素子自体に位相差が生じ難いので、優れたコントラスト比、視野角特性などの光学特性が実現されている。また、当該偏光素子は封止層によって封止されていることから優れた耐久品質が実現されている。
The vapor deposition direction of the inorganic material intersects the transmission axis or the absorption axis of the
なお、図13では、第2基板20側から光が入射するように表示したが、第1基板10側から光を入射させてもよい。また、液晶層50は、液晶分子LCのプレチルトに伴う位相差を生ずるので、当該位相差を打ち消す方向に補償が可能な位相差補償板を、液晶パネル110と偏光素子との間に配置してもよい。当該位相差補償板としては、例えば光軸に対して所定の角度で傾斜させた負のCプレートを用いることができる。
In FIG. 13, the light is shown to be incident from the
このような液晶プロジェクター1000によれば、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記液晶装置100が用いられているので、優れた耐久品質を有すると共に、見栄えのよい表示状態が得られる透過型の液晶プロジェクター1000を提供することができる。
According to such a
次に、上記各実施形態のワイヤーグリッド型の偏光素子を適用可能な電子機器としての他の投射型表示装置について例を挙げて説明する。図14は電子機器としての他の投射型表示装置の一例である3板式の反射型液晶プロジェクターの構成を示す概略図、図15は光変調手段としての反射型の液晶装置の構成を示す概略断面図である。つまり、反射型の液晶装置においても、上記各実施形態のワイヤーグリッド型の偏光素子を適用することができる。 Next, another projection type display device as an electronic apparatus to which the wire grid type polarizing element of each of the above embodiments can be applied will be described as an example. FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of a three-plate reflection type liquid crystal projector as an example of another projection type display device as an electronic apparatus, and FIG. FIG. That is, the wire grid type polarizing element of each of the above embodiments can also be applied to a reflective liquid crystal device.
図14に示すように、本実施形態の他の投射型表示装置である液晶プロジェクター1500は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、3つのダイクロイックミラー1111,1112,1115と、2つの反射ミラー1113,1114と、3つの光変調手段としての反射型の液晶ライトバルブ1250,1260,1270と、クロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
As shown in FIG. 14, a
偏光照明装置1100から射出された偏光光束は、互いに直交して配置されたダイクロイックミラー1111とダイクロイックミラー1112とに入射する。光分離素子としてのダイクロイックミラー1111は、入射した偏光光束のうち赤色光(R)を反射する。もう一方の光分離素子としてのダイクロイックミラー1112は、入射した偏光光束のうち緑色光(G)と青色光(B)とを反射する。
反射した赤色光(R)は反射ミラー1113により再び反射され、液晶ライトバルブ1250に入射する。一方、反射した緑色光(G)と青色光(B)とは反射ミラー1114により再び反射して光分離素子としてのダイクロイックミラー1115に入射する。ダイクロイックミラー1115は緑色光(G)を反射し、青色光(B)を透過する。反射した緑色光(G)は液晶ライトバルブ1260に入射する。透過した青色光(B)は液晶ライトバルブ1270に入射する。
The polarized light beam emitted from the
The reflected red light (R) is reflected again by the
液晶ライトバルブ1250は、反射型の液晶パネル1251と、反射型偏光素子であるワイヤーグリッド型の偏光素子1253とを備えている。
液晶ライトバルブ1250は、偏光素子1253によって反射した赤色光(R)がクロスダイクロイックプリズム1206の入射面に垂直に入射するように配置されている。また、偏光素子1253の偏光度を補う補助偏光素子1254が液晶ライトバルブ1250における赤色光(R)の入射側に配置され、もう1つの補助偏光素子1255が赤色光(R)の射出側においてクロスダイクロイックプリズム1206の入射面に沿って配置されている。なお、反射型偏光素子として偏光ビームスプリッターを用いた場合には、一対の補助偏光素子1254,1255を省略することも可能である。
このような反射型の液晶ライトバルブ1250の構成と各構成の配置は、他の反射型の液晶ライトバルブ1260,1270においても同じである。
The liquid
The liquid
The configuration of the reflective liquid
液晶ライトバルブ1250,1260,1270に入射した各色光は、画像情報に基づいて変調され、再びワイヤーグリッド型の偏光素子1253,1263,1273を経由してクロスダイクロイックプリズム1206に入射する。クロスダイクロイックプリズム1206では、各色光が合成され、合成された光は投射レンズ1207によってスクリーン1300上に投射され、画像が拡大されて表示される。
Each color light incident on the liquid
本実施形態では、液晶ライトバルブ1250,1260,1270として図15に示す電気光学装置としての液晶装置200が適用されている。液晶装置200の光の入射側には、ワイヤーグリッド型の偏光素子201が光軸に対して45度の角度で傾斜した状態で配置されている。偏光素子201として上記各実施形態の偏光素子を適用可能である。
In the present embodiment, a
図15に示すように、電気光学装置としての液晶装置200は、一対の基板としての第1基板10及び第2基板20と、一対の基板に挟持された液晶層50とを有する液晶パネル210を備えている。第1基板10及び第2基板20の基材は、透明な例えば石英基板が用いられている。第1基板10の液晶層50側には、光反射性を有する画素電極15Rが設けられている。第2基板20の液晶層50側には対向電極23が設けられている。画素電極15Rは、光反射性を有する例えばアルミニウムやアルミニウムの合金などを用いて形成されている。対向電極23は、例えばITOやIZOなどの透明導電膜を用いて形成されている。なお、図15には、図示していないが、本実施形態の液晶装置200は、アクティブ駆動型であって、画素電極15Rをスイッチング制御するスイッチング素子として、薄膜トランジスターが第1基板10に設けられている。
As shown in FIG. 15, a
液晶層50は、前述した透過型の液晶装置100と同様に、負の誘電異方性を有する液晶分子LCで構成されている。画素電極15Rには、液晶分子LCを所定のプレチルト角θpで略垂直配向させるための配向膜18が形成されている。対向電極23にも同様に、液晶分子LCを所定のプレチルト角θpで略垂直配向させるための配向膜28が形成されている。配向膜18及び配向膜28は、前述したように酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を例えば斜め蒸着して形成された柱状体の集合体(無機配向膜)である。蒸着方向と液晶分子LCのプレチルトの方向との関係もまた、前述した透過型の液晶装置100と同様である。
The
ワイヤーグリッド型の偏光素子201を透過した直線偏光(P波)は、液晶パネル210に入射して画素電極15Rで反射する。画素電極15Rで反射して再び偏光素子201に入射する直線偏光は、偏光方向が90度回転することからS波となる。偏光素子201に入射した直線偏光(S波)は偏光素子201を透過することができずに射出光として反射される。
The linearly polarized light (P wave) transmitted through the wire grid
図14に戻り、クロスダイクロイックプリズム1206に対して、液晶ライトバルブ1260にて変調された緑色光(G)は直進し、液晶ライトバルブ1250にて変調された赤色光(R)と、液晶ライトバルブ1270にて変調された青色光(B)とは誘電体多層膜によって画像の左右が反転して反射される。それゆえに、合成後の光において液晶ライトバルブ1250,1260,1270ごとの視角特性に起因する着色が生じないように光学的な条件が色光に対応して設定されている。具体的には、緑色光(G)の液晶パネル1261における液晶分子のプレチルトの方向に対して、他の赤色光(R)の液晶パネル1251と青色光(B)の液晶パネル1271における液晶分子のプレチルトの方向が反転するように斜め蒸着の平面的な蒸着方向を180°反転させて無機配向膜を形成している。
Returning to FIG. 14, the green light (G) modulated by the liquid
なお、前述した液晶装置100と同様に、液晶層50は、液晶分子LCのプレチルトに伴う位相差を生ずるので、当該位相差を打ち消す方向に補償が可能な位相差補償板を、液晶パネル210と偏光素子201との間に配置してもよい。当該位相差補償板としては、例えば光軸に対して所定の角度で傾斜させた負のCプレートを用いることができる。
Similar to the
このような液晶プロジェクター1500によれば、色光ごとに設けられた反射型の液晶ライトバルブ1250,1260,1270は、上記液晶装置200が適用されており、液晶パネル210の色光の入射側に、上記各実施形態の偏光素子を適用可能な偏光素子201を備えている。したがって、優れた耐久品質を有すると共に、見栄えのよい表示状態が得られる反射型の液晶プロジェクター1500を提供することができる。
According to such a
上記液晶プロジェクター1500において、上記各実施形態の偏光素子を適用するのは、液晶ライトバルブ1250におけるワイヤーグリッド型の偏光素子1253(偏光素子201)に限定されず、例えば、偏光素子1253の偏光度を補う補助偏光素子1254,1255にも適用可能である。他の液晶ライトバルブ1260,1270においても同様である。
In the
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う偏光素子及び該偏光素子の製造方法、並びに該偏光素子を適用する電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be appropriately changed without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The manufacturing method of the polarizing element, the electro-optical device and the electronic apparatus to which the polarizing element is applied are also included in the technical scope of the present invention. Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)基材71の基材面に対して法線方向から無機材料を堆積させた誘電体層を有する偏光素子の構成は、上記第4実施形態に示した偏光素子70Dの構成に限定されない。図16は変形例の偏光素子の構造と封止層の光学的な構造とを示す概略図である。例えば、図16に示すように、変形例1の偏光素子70Eは、透光性の基材71と、基材71の一方の面に設けられ、複数のスリット73を有する金属膜72と、金属膜72を封止する封止層74Eとを有している。封止層74Eは、金属膜72側から順に積層された、第1誘電体層75、誘電体層79e、第2誘電体層76により構成されている。第1誘電体層75は、スリット73の延在方向と直交する3時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて形成されたものである。誘電体層79eは、基材面に対して法線方向から無機材料を堆積させて形成されたものである。第2誘電体層76は、9時方向から気相成膜法により無機材料を斜めに堆積させて形成されたものである。したがって、第1誘電体層75の光学軸は3時方向に傾斜し、第2誘電体層76の光学軸は、3時方向と反対の9時方向に傾斜している。誘電体層79eの光学軸の方向は基材面の法線に沿った方向となる。各誘電体層の光学軸の方向は、成膜方向に係ることから、変形例1のように、成膜方向(成膜方位)が逆向きの第1誘電体層75と第2誘電体層76との間に、成膜方向が法線に沿った誘電体層79eを挿入することで、第1誘電体層75に第2誘電体層76を直接積層する場合に比べて、第2誘電体層76における成膜初期段階の堆積方向が乱れることを抑制することができる。すなわち、光学的に安定な第2誘電体層76を実現あるいは形成することができる。
また、基材71の基材面に対して法線方向から無機材料を堆積させた誘電体層79eは、第1誘電体層75よりも上方に配置すればよく、例えば、上記第2実施形態の偏光素子70Bの封止層74Bにおいて、第2誘電体層76と第3誘電体層77との間や、第3誘電体層77と第4誘電体層78との間に配置してもよい。
(Modification 1) The configuration of the polarizing element having the dielectric layer in which the inorganic material is deposited from the normal direction to the base material surface of the
Further, the
(変形例2)金属膜72を封止する封止層は、上記第1〜第4実施形態で説明したように誘電体層の位相差を低減あるいは解消できる複数層の構成であればよく、透光性が確保されれば、6層以上であってもよい。
(Modification 2) The sealing layer that seals the
(変形例3)封止層を構成する複数の誘電体層は、それぞれ同じ無機材料で形成することに限定されない。同じ無機材料を用いて複数の誘電体層を形成することは製造工程を簡略化できる点で優れているが、例えば屈折率が異なる無機材料を用いて複数の誘電体層を形成すれば、複数の誘電体層からなる封止層の膜厚を抑えることが可能である。また、クラックが生じ難い無機材料を選択して第1誘電体層75を形成するといった改善が可能となる。
(Modification 3) The plurality of dielectric layers constituting the sealing layer are not limited to being formed of the same inorganic material. Forming a plurality of dielectric layers using the same inorganic material is excellent in that the manufacturing process can be simplified. For example, if a plurality of dielectric layers are formed using inorganic materials having different refractive indexes, a plurality of dielectric layers are formed. It is possible to suppress the film thickness of the sealing layer made of the dielectric layer. Further, it is possible to improve such that the
(変形例4)上記各実施形態の偏光素子を適用可能な電気光学装置は、上記液晶装置100や上記液晶装置200に限定されない。例えば、光学式センサーや撮像装置にも適用可能である。
(Modification 4) The electro-optical device to which the polarizing element of each of the above embodiments can be applied is not limited to the
(変形例5)電気光学装置としての上記液晶装置100または上記液晶装置200を適用可能な電子機器は、透過型の液晶プロジェクター1000や反射型の液晶プロジェクター1500に限定されない。例えば、液晶装置において、液晶層50を介して対向配置される一対の基板のうちの一方に、少なくとも赤(R)、緑(G)、青(B)に対応するカラーフィルターを有し、液晶プロジェクター1000を単板構成としてもよい。また、例えば、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として上記液晶装置100あるいは上記液晶装置200を用いることができる。
(Modification 5) Electronic equipment to which the
70A,70B,70C,70D,70E…偏光素子、71…基材、72…金属膜、73…スリット、74,74B,74C,74D,74E…封止層、75…第1誘電体層、76…第2誘電体層、77…第3誘電体層、78…第4誘電体層、79…第5誘電体層、100,200…電気光学装置としての液晶装置、1000,1500…電子機器としての液晶プロジェクター。 70A, 70B, 70C, 70D, 70E ... polarizing element, 71 ... base material, 72 ... metal film, 73 ... slit, 74, 74B, 74C, 74D, 74E ... sealing layer, 75 ... first dielectric layer, 76 ... Second dielectric layer, 77 ... Third dielectric layer, 78 ... Fourth dielectric layer, 79 ... Fifth dielectric layer, 100,200 ... Liquid crystal device as electro-optical device, 1000,1500 ... Electronic device LCD projector.
Claims (11)
前記基材上に設けられ、複数のスリットを有する金属膜と、
前記複数のスリットを封止するように前記金属膜に積層された第1誘電体層と、
前記第1誘電体層に積層され、前記第1誘電体層の光学軸の傾斜方向と異なる方向に傾斜した光学軸を有する第2誘電体層と、を備えた偏光素子。 A substrate;
A metal film provided on the substrate and having a plurality of slits;
A first dielectric layer laminated on the metal film to seal the plurality of slits;
A polarizing element comprising: a second dielectric layer stacked on the first dielectric layer and having an optical axis inclined in a direction different from an inclination direction of the optical axis of the first dielectric layer.
前記第1誘電体層の光学軸は、前記金属膜上で第1の方向に傾斜し、
前記第2誘電体層の光学軸は、前記第1誘電体層上で前記第1の方向と反対の第2の方向に傾斜している、請求項1に記載の偏光素子。 In a direction intersecting with the extending direction of the slit,
An optical axis of the first dielectric layer is inclined in a first direction on the metal film;
2. The polarizing element according to claim 1, wherein an optical axis of the second dielectric layer is inclined in a second direction opposite to the first direction on the first dielectric layer.
前記第3誘電体層に積層され、前記第3の方向と反対の第4の方向に傾斜した光学軸を有する第4誘電体層と、をさらに備えた、請求項2に記載の偏光素子。 A third dielectric layer stacked on the second dielectric layer and having an optical axis inclined in the first direction or a third direction orthogonal to the second direction;
The polarizing element according to claim 2, further comprising: a fourth dielectric layer stacked on the third dielectric layer and having an optical axis inclined in a fourth direction opposite to the third direction.
前記第1誘電体層の光学軸は、前記金属膜上で第1の方向に傾斜し、
前記第2誘電体層の光学軸は、前記第1誘電体層上で前記第1の方向と直交する第2の方向に傾斜し、
前記第2誘電体層に積層され、前記第1の方向または前記第2の方向と反対の第3の方向に傾斜した光学軸を有する第3誘電体層と、
前記第3誘電体層に積層され、前記第1の方向または前記第2の方向と反対であって、前記第3の方向と直交する第4の方向に傾斜する光学軸を有する第4誘電体層と、をさらに備えた、請求項1に記載の偏光素子。 In a direction intersecting with the extending direction of the slit,
An optical axis of the first dielectric layer is inclined in a first direction on the metal film;
An optical axis of the second dielectric layer is inclined in a second direction perpendicular to the first direction on the first dielectric layer;
A third dielectric layer stacked on the second dielectric layer and having an optical axis inclined in the first direction or a third direction opposite to the second direction;
A fourth dielectric layer stacked on the third dielectric layer and having an optical axis inclined in a fourth direction that is opposite to the first direction or the second direction and orthogonal to the third direction; The polarizing element according to claim 1, further comprising a layer.
気相成膜法により、前記スリットの延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層を形成する工程と、
気相成膜法により、前記第1の方向と反対の第2の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第1誘電体層に積層して第2誘電体層を形成する工程と、を備えた偏光素子の製造方法。 Forming a plurality of slits in the metal film formed on the substrate;
Forming a first dielectric layer by obliquely depositing an inorganic material from a first direction intersecting with the extending direction of the slit by a vapor deposition method;
Depositing the inorganic material obliquely from a second direction opposite to the first direction by a vapor deposition method, and laminating the first dielectric layer to form a second dielectric layer; The manufacturing method of the polarizing element provided with.
気相成膜法により、前記第3の方向と反対の第4の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第3誘電体層に積層して第4誘電体層を形成する工程と、を備えた請求項8に記載の偏光素子の製造方法。 A third dielectric layer is deposited by obliquely depositing the inorganic material from the first direction or a third direction orthogonal to the second direction by a vapor deposition method and laminating the second dielectric layer. Forming a step;
Depositing the inorganic material obliquely from a fourth direction opposite to the third direction by a vapor deposition method, and laminating the third dielectric layer to form a fourth dielectric layer; The manufacturing method of the polarizing element of Claim 8 provided with these.
気相成膜法により、前記スリットの延在方向と交差する第1の方向から無機材料を斜めに堆積させて第1誘電体層を形成する工程と、
気相成膜法により、前記第1の方向と直交する第2の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第1誘電体層に積層して第2誘電体層を形成する工程と、
気相成膜法により、前記第1の方向または前記第2の方向と反対の第3の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第2誘電体層に積層して第3誘電体層を形成する工程と、
気相成膜法により、前記第1の方向または前記第2の方向と反対であって、前記第3の方向と直交する第4の方向から前記無機材料を斜めに堆積させ、前記第3誘電体層に積層して第4誘電体層を形成する工程と、を備えた偏光素子の製造方法。 Forming a plurality of slits in the metal film formed on the substrate;
Forming a first dielectric layer by obliquely depositing an inorganic material from a first direction intersecting with the extending direction of the slit by a vapor deposition method;
Depositing the inorganic material obliquely from a second direction perpendicular to the first direction by a vapor deposition method, and laminating the first dielectric layer to form a second dielectric layer;
A third dielectric layer is deposited by obliquely depositing the inorganic material from the first direction or a third direction opposite to the second direction by a vapor deposition method and laminating the second dielectric layer. Forming a step;
The inorganic material is obliquely deposited from a fourth direction that is opposite to the first direction or the second direction and orthogonal to the third direction by a vapor deposition method, and the third dielectric And a step of forming a fourth dielectric layer by laminating on the body layer.
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