JP4867881B2 - 電気光学装置およびその製造方法、ならびに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気光学装置およびその製造方法、ならびに電子機器に関する。

一つの画素領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有し、透過型と反射型とを兼ね備えた半透過反射型電気光学装置では、液晶層を挟持する上基板と下基板とのうち下基板の液晶層側の反射表示領域に反射板が設けられている。反射板は、外光を散乱させるための凹凸形状を有する下地上に、アルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜で形成され、下地の凹凸形状を反映した表面形状を有している。このような半透過反射型電気光学装置において、下地上に形成された反射板上には、さらにＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる電極が形成される（例えば特許文献１）。

特開平１１−２９５７２８号公報

ＩＴＯからなる電極を形成する工程においては、一般的に王水等の強酸がエッチング液として用いられる。しかしながら、王水等の強酸は金属を溶解するため、電極を形成する工程におけるエッチングにより、金属膜からなる反射板の一部が損傷を受けてしまうことがある。このような場合、反射板が損傷を受けた部分に位置する画素において反射率が低下し、電気光学装置の表示品質が低下する、またそのために歩留りが低下する、という課題があった。

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。

［適用例１］本適用例に係る電気光学装置は、基板と、前記基板上に位置しており、上面に複数の凹部を有する下地と、前記複数の凹部のそれぞれの表面に形成された複数の透光性を有する立体と、前記下地の前記上面と前記複数の立体との上に設けられた透光性を有する電極と、前記電極上に位置する電気光学物質からなる層と、を備え、前記複数の立体は、前記下地が有する屈折率よりも大きな屈折率を有する非金属の無機材料からなり、それぞれの底面が前記凹部の前記表面に接するように形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、立体が有する屈折率は下地が有する屈折率よりも大きいので、立体から下地に臨界角を超える入射角で入射する光は立体と下地との界面で全反射される。また、複数の立体は、凹部の表面に形成されているので、凹部形状に沿って様々な方向を向いている。このため、透明電極側から凹部に入射する光は、複数の立体のそれぞれと下地との界面で様々な方向に全反射される。また、一つの立体において下地との界面で全反射され射出される光についても、他の立体に入射することによりその立体と下地との界面で全反射される光が存在する。このように、凹部に入射する光のうち、複数の立体と下地との界面で全反射を繰り返した光は最終的に透明電極側に射出される。これにより、凹部を有する下地と凹部の表面に形成された複数の立体とは、入射光を散乱させて反射する反射板として機能する。

これらの立体は非金属の無機材料からなるので、金属材料からなる反射板に比べて、透明電極を形成する工程で王水等の強酸によりエッチングを行う場合に損傷を受けるリスクは格段に小さい。これにより、立体が損傷を受けることによる電気光学装置の表示品質低下を低減できるので、電気光学装置を高い歩留りで製造できる。

［適用例２］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記立体の前記底面に平行な断面の面積は、前記底面から離れるほど小さくなっていてもよい。

この構成によれば、立体の底面に平行な断面の面積は底面から離れるほど小さくなっているので、隣り合う立体同士の間隔を底面側で小さくできる。これにより、それぞれの立体の底面を広くできるので、透明電極側から凹部に入射する光のうち立体と下地との界面で全反射される光の量を多くできる。

［適用例３］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記立体の前記底面に平行な断面は多角形であってもよい。

この構成によれば、立体は多角錐または多角錐台の形状を有しているので、同じ方向からの光であっても立体の複数の表面のそれぞれに対する入射角は異なる。このため、ある方向からの光が立体の一面で反射されても、同じ方向からの光が他の面では反射されず入射する。これにより、様々な方向からの光に対して立体の表面で反射されずに入射する光の量を多くできるので、立体に入射し立体と下地との界面で全反射される光の量を多くできる。

［適用例４］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記立体の前記底面に平行な断面は円形であってもよい。

この構成によれば、立体は円錐または円錐台の形状を有しているので、様々な方向から立体に入射する光に対して、立体の表面で反射されずに入射する光の量をより多くできる。これにより、立体に入射し立体と下地との界面で全反射される光の量をより多くできる。

［適用例５］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記下地はアクリル樹脂からなり、前記立体は窒化シリコンからなっていてもよい。

この構成によれば、窒化シリコンの屈折率はアクリル樹脂の屈折率よりも大きいので、立体と下地との界面で全反射を起こすことができる。

［適用例６］上記適用例に係る電気光学装置であって、複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに設けられた反射表示領域と、をさらに備え、前記複数の凹部は前記反射表示領域に配置されていてもよい。

この構成によれば、複数の立体がそれぞれに形成された複数の凹部が反射表示領域に配置されるので、良好な表示品質を有する反射型または半透過反射型の電気光学装置を高い歩留りで製造できる。

［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、良好な表示品質を有する電子機器を提供できる。

［適用例８］本適用例に係る電気光学装置の製造方法は、下地の上面に、前記下地が有する屈折率よりも大きな屈折率を有し、かつ透光性を有する非金属の無機材料からなる複数の立体をそれぞれの底面が前記上面に接するように形成する立体形成工程と、前記下地を変形させて、それぞれの領域に前記立体が複数位置する複数の凹部を前記上面に形成する凹部形成工程と、前記下地の前記上面と前記複数の立体上とに透光性を有する電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

この方法によれば、以下の構成の電気光学装置を製造できる。この電気光学装置では、立体が有する屈折率は下地が有する屈折率よりも大きいので、立体から下地に臨界角以上の入射角で入射する光は立体と下地との界面で全反射される。また、複数の立体は、凹部の表面に形成されているので、凹部形状に沿って様々な方向を向いている。このため、透明電極側から凹部に入射する光は、複数の立体のそれぞれと下地との界面で様々な方向に全反射される。また、一つの立体において下地との界面で全反射され射出される光についても、他の立体に入射することによりその立体と下地との界面で全反射される光が存在する。このように、透明電極側から凹部に入射する光のうち、複数の立体と下地との界面で全反射を繰り返した光は最終的に透明電極側に射出される。これにより、凹部を有する下地と凹部の表面に形成された複数の立体とは、入射光を散乱させて反射する反射板として機能する。

これらの立体は非金属の無機材料からなるので、金属材料からなる反射板に比べて、透明電極を形成する工程で王水等の強酸によりエッチングを行う場合に損傷を受けるリスクは格段に小さい。これにより、反射板が損傷を受けることによる電気光学装置の表示品質低下を低減できるので、電気光学装置を高い歩留りで製造できる。

［適用例９］上記適用例に係る電気光学装置の製造方法であって、前記立体形成工程は、前記下地の前記上面に前記無機材料からなる層を形成する工程と、前記無機材料からなる層上の複数の領域のそれぞれに、所定の形状を有する第１のレジストを配置する工程と、ドライエッチングにより、前記第１のレジストを除去しながら、前記所定の形状を反映した部分が残るように前記無機材料からなる層の前記部分以外を除去する工程と、を含んでいてもよい。

この構成によれば、下地の上面に形成した無機材料からなる層上の複数の領域に所定の形状を有する第１のレジストを配置し、ドライエッチングにより第１のレジストを除去しながら、無機材料からなる層を部分的に除去して所定の形状を反映した部分を残す。これにより、所定の形状を反映した形状を有しており、底面が下地の上面に接する複数の立体を形成できる。

［適用例１０］上記適用例に係る電気光学装置の製造方法であって、前記凹部形成工程は、前記下地の前記上面の複数の領域であって、それぞれが前記下地の露出部分で囲まれており、かつそれぞれに前記立体が複数位置する領域に選択的に第２のレジストを配置する工程と、ウエットエッチングにより前記第２のレジストを除去しながら、前記露出部分から浸透するエッチング液で前記下地を膨潤させて変形させるエッチング工程と、を含んでいてもよい。

この構成によれば、第２のレジストをエッチング液により除去する際に、第２のレジストの配置されていない露出部分から下地にエッチング液が浸透する。このため、下地のうちエッチング液が浸透した部分が膨潤する。下地の露出部分はレジストを配置した複数の領域のそれぞれの周囲を囲んでいるので、これらの領域の周囲で下地が膨潤することにより隆起するように変形する。これにより、下地の上面に複数の凹部を、それぞれの領域に立体が複数位置するように形成できる。

［適用例１１］上記適用例に係る電気光学装置の製造方法であって、前記エッチング工程の後に前記下地を焼成する工程をさらに含んでいてもよい。

この構成によれば、エッチング工程の後に下地を焼成することにより、下地からエッチング液を蒸発させ、下地の変形を止めることができる。また、エッチング工程の後に凹部の底部が十分湾曲していない場合には、焼成により凹部の底部を湾曲させることができる。これにより、凹部の表面に位置する立体の向きをばらつかせることができる。したがって、入射光を散乱させて反射する際の散乱特性が向上する。

［適用例１２］上記適用例に係る電気光学装置の製造方法であって、前記凹部形成工程は、前記下地をエッチング液で膨潤させる工程と、表面に複数の凸部を有するスタンプの前記表面を、前記複数の凸部のそれぞれの領域に前記立体が複数位置するように前記下地の前記上面に対向させて、前記スタンプで前記下地を押圧する工程と、を含んでいてもよい。

この構成によれば、スタンプで下地を押圧することにより、下地の上面のうちスタンプの複数の凸部のそれぞれに対応する部分が窪んで複数の凹部が形成される。凸部の領域のそれぞれに立体が複数位置しているので、下地の上面に複数の凹部を、それぞれの領域に立体が複数位置するように形成できる。

［適用例１３］上記適用例に係る電気光学装置の製造方法であって、前記電気光学装置は複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに設けられた反射表示領域と、をさらに備え、前記下地の前記複数の凹部を前記反射表示領域に設けてもよい。

この構成によれば、複数の立体をそれぞれに形成した複数の凹部を反射表示領域に配置するので、良好な表示品質を有する反射型または半透過反射型の電気光学装置を高い歩留りで製造できる。

以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の層厚や寸法の比率、角度等は適宜異ならせてある。また、参照する各図面において、素子、配線、接続部等を省略してある。

（第１の実施形態）
＜電気光学装置＞
まず、第１の実施形態に係る電気光学装置の構成について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る電気光学装置の表示領域の一部を示す平面図である。図２は、第１の実施形態に係る電気光学装置の概略構成を示す断面図である。詳しくは、図１のＡ−Ａ’線に沿った部分断面図である。図３は、光学素子の構成を示す断面図である。詳しくは、図２のＢ部を拡大して示した図である。なお、図１では、以下の位置関係の説明に必要な構成要素のみを図示している。本実施形態に係る電気光学装置１００は、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式の半透過反射型の液晶装置である。

図１に示すように、電気光学装置１００の表示領域には、赤、緑、青の表示に寄与する画素２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ（以下では、対応する色について区別しない場合には単に画素２２とも呼ぶ）が複数配置されている。画素２２は、電気光学装置１００の表示の最小単位であり、隣り合う画素２２同士の間に間隔が空くように、マトリクス状に配置されている。隣り合う画素２２同士の間には、図示しないが、遮光層（ブラックマスク）が配置されている。遮光層は、画素２２同士の間から漏れる光を遮って表示のコントラストを向上させる役割を果たす。なお、Ｘ軸は画素２２の行方向を示し、Ｙ軸は画素２２の列方向を示している。

それぞれの画素２２は、反射表示に寄与する反射表示領域Ｒと、透過表示に寄与する透過表示領域Ｔと、を有している。Ｘ軸に沿った方向には反射表示領域Ｒ同士または透過表示領域Ｔ同士が対向するように配列され、Ｙ軸に沿った方向には反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとが互いに対向するように配列されている。画素２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂから画素群２４が構成されている。電気光学装置１００では、画素群２４において画素２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂのそれぞれの表示の輝度を適宜変えることで、種々の色の表示を行うことができる。

図２に示すように、電気光学装置１００は、基板としての素子基板１０と、対向基板３０と、液晶層４０と、位相差層４２と、を備えている。素子基板１０は基板１１を基体として構成されており、対向基板３０は基板３２を基体として構成されている。対向基板３０は電気光学装置１００の観察側に位置しており、液晶層４０は素子基板１０と対向基板３０との間に位置している。

素子基板１０は、基板１１と、回路素子層１２と、下地としての絶縁層１３と、透光性を有する電極としての共通電極１６と、絶縁層１７と、画素電極１８と、を備えている。基板１１は、透明な材料からなり、例えばガラスからなる。回路素子層１２は、基板１１の液晶層４０側に形成されている。回路素子層１２には、図示しないが、液晶層４０を駆動するための素子、層間絶縁層、配線パターン、接続部等が設けられている。

絶縁層１３は、回路素子層１２を覆うように設けられている。絶縁層１３の層厚は、例えば数１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で適宜設定されている。絶縁層１３は、反射表示領域Ｒに位置する部分１３ｒの上面に複数の凹部１３ａを有している。凹部１３ａのそれぞれの表面には、複数の透光性を有する立体１４が形成されている。絶縁層１３のうち反射表示領域Ｒに位置し複数の凹部１３ａを有する部分１３ｒと、複数の凹部１３ａのそれぞれの表面に形成された複数の立体１４と、で光学素子２０が構成される。光学素子の詳細については後述する。

共通電極１６は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに亘って絶縁層１３上に形成されており、反射表示領域Ｒにおいては光学素子２０上に位置している。共通電極１６は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。

共通電極１６上には、その上面を覆うように絶縁層１７が形成されている。さらに、絶縁層１７上には、複数のスリット状の開口部１８ａを有する画素電極１８が形成されている。画素電極１８は、例えばＩＴＯからなる。素子基板１０の液晶層４０と反対の側には、偏光板１９が配置されている。

次に、光学素子２０の詳細について、図３を参照して説明する。前述の通り、光学素子２０は、絶縁層１３のうち凹部１３ａを有する部分１３ｒと、凹部１３ａのそれぞれの表面に形成された複数の立体１４と、で構成されている。図３では、一つの断面の左側から順に位置する立体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ（以下では、対応する位置について区別しない場合には単に立体１４とも呼ぶ）の５つの立体１４を示しているが、凹部１３ａの表面にはもっと多数の立体１４が設けられている。また、一つの断面に図３の立体１４よりも小さな立体がもっと多数設けられていてもよい。なお、図３では、光学素子２０上に位置する共通電極１６を省略している。

図示しないが、凹部１３ａの平面視形状は、例えば円形である。凹部１３ａの平面視形状は、楕円形や多角形であってもよい。凹部１３ａの径は、例えば１０μｍ〜２０μｍである。凹部１３ａの深さは例えば１μｍである。凹部１３ａの大きさは例示であり、必要に応じてより大きくしてもよいし、より小さくしてもよい。絶縁層１３は、例えばアクリル樹脂からなる。本実施形態で用いるアクリル樹脂が有する絶対屈折率は１．４９である。

立体１４は、底面１４ａが凹部１３ａの表面に接するように形成されている。したがって、一つの凹部１３ａに位置する立体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅのそれぞれの底面１４ａは、様々な方向を向いている。図示しないが、立体１４の底面１４ａの形状は、多角形であり、例えば四角形である。立体１４の底面１４ａに平行な断面は底面１４ａと同じ形状であり、立体１４の底面１４ａに平行な断面の面積は底面１４ａから離れるほど小さくなっている。すなわち、立体１４の形状は四角錐である。立体１４の形状は四角錐台であってもよい。立体１４の底面１４ａの最大径は、例えば０．１μｍ〜０．５μｍである。立体１４は、例えば窒化シリコンからなる。本実施形態で用いる窒化シリコンが有する絶対屈折率は２．０である。

光学素子２０は、画素２２のそれぞれの反射表示領域Ｒに配置されており（図１参照）、電気光学装置１００の観察側から入射する外光を散乱させて観察側へ反射する機能を有している。電気光学装置１００の観察側から光学素子２０に入射する外光のうち、立体１４に入射した光は、立体１４の底面１４ａに到達すると、一部が立体１４と絶縁層１３との界面で反射され、一部が屈折して絶縁層１３に入射する。

ここで、立体１４の有する屈折率は絶縁層１３の有する屈折率よりも大きいので、立体１４から絶縁層１３に入射する光の入射角が臨界角を超える場合は、立体１４と絶縁層１３との界面で全反射される。この臨界角θｃは、立体１４の絶対屈折率をｎ１、絶縁層１３の絶対屈折率をｎ２とすると、スネルの法則より、θｃ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）で求められる。本実施形態の構成においては、臨界角θｃは約４８°となる。

立体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅのそれぞれの底面１４ａは、基板１１（図２参照）の面に対する角度がそれぞれ異なっている。このため、同じ方向からの光であっても立体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅのそれぞれと絶縁層１３との界面における入射角は異なる。これにより、電気光学装置１００の観察側から入射する外光は少なくともいずれかの立体１４と絶縁層１３との界面において全反射される。また、立体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅのそれぞれと絶縁層１３との界面に到達する光は、電気光学装置１００の観察側から直接入射した光だけでなく、いずれかの立体１４と絶縁層１３との界面において全反射された光も含まれる。

図３では、電気光学装置１００の観察側から入射した光５０が、立体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅのそれぞれと絶縁層１３との界面で次々に全反射される例を示している。前述の臨界角を超える入射角で立体１４Ａと絶縁層１３との界面に到達した光５０は、この界面で全反射される。全反射されて立体１４Ａから射出された光５０は、隣に位置する立体１４Ｂに入射し、立体１４Ｂと絶縁層１３との界面で全反射されて、さらに隣に位置する立体１４Ｃに入射する。このようにして、最終的に立体１４Ｅと絶縁層１３との界面で全反射された光５０は、電気光学装置１００の観察側へ射出される。なお、光学素子２０上には共通電極１６が形成されているが、共通電極１６の材料であるＩＴＯは窒化シリコンとほぼ同じ屈折率を有している。したがって、共通電極１６から立体１４に入射する光は、共通電極１６と立体１４との界面をほぼそのままの角度で透過する。

このように、光学素子２０は、電気光学装置１００の観察側から入射する外光を様々な方向に一次的、または二次的に反射するので、外光を散乱させて観察側へ反射することができる。なお、光学素子２０において、凹部１３ａの大きさを大きくすれば光の散乱が弱くなり、小さくすれば光の散乱が強くなる。また、凹部１３ａの形状、立体１４の大きさや配置を適宜設定することにより、例えば反射光に指向性を持たせる等、要望に応じた光学設計が可能である。

図２に戻って、対向基板３０は、基板３２と、カラーフィルタ層３４と、オーバーコート層３６と、を備えている。基板３２は、透明な材料からなり、例えばガラスからなる。カラーフィルタ層３４とオーバーコート層３６とは、基板３２の液晶層４０側に順に積層されている。カラーフィルタ層３４は、赤、緑、青の３色の色要素を含んでいる。これらの３色のそれぞれと対応する３つの画素電極１８との組み合わせにより、３色の画素２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂがそれぞれ構成される（図１参照）。対向基板３０の液晶層４０とは反対側、すなわち観察側には、偏光板３８が配置されている。

位相差層４２は、対向基板３０上の液晶層４０側の反射表示領域Ｒに配置されている。位相差層４２は、複屈折性を有する材料からなる。また、位相差層４２は、入射される可視光の波長に対し所定の位相差、例えば１／２波長分の位相差を付与する。

液晶層４０は、対向基板３０と素子基板１０との間に位置している。図示しないが、素子基板１０の液晶層４０に接する側には、絶縁層１７と画素電極１８とを覆うように配向膜が形成されており、対向基板３０の液晶層４０に接する側には、オーバーコート層３６と位相差層４２とを覆うように配向膜が形成されている。液晶層４０は、これらの配向膜に施された配向処理によって配向方向が規制されている。

液晶層４０は、電気光学物質としての液晶からなる。液晶層４０は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで層厚が異なる。具体的には、液晶層４０の反射表示領域Ｒにおける層厚は、液晶層４０の透過表示領域Ｔにおける層厚のほぼ１／２となっている。このことにより、液晶層４０は入射される可視光の波長に対して、反射表示領域Ｒにおいて例えば１／４波長分の位相差を付与し、透過表示領域Ｔにおいて例えば１／２波長分の位相差を付与する。

反射表示を行う電気光学装置１００では、光学設計上、暗表示を行う際に光学素子２０に到達する外光がすべての可視波長域でほぼ円偏光である必要がある。光学素子２０に到達した外光が楕円偏光であると暗表示に色づきが生じ、高コントラストな反射表示を得ることが困難になるからである。

本実施形態では、反射表示領域Ｒに対応する領域に選択的に位相差層４２を配置し、反射表示領域Ｒにおける液晶層４０の層厚が透過表示領域Ｔにおける液晶層４０の層厚に比べて薄くなるように構成している。これにより、偏光板３８と位相差層４２と反射表示領域Ｒ内の液晶層４０とで広帯域円偏光を作り出せるようにして光学素子２０に到達する外光をほぼすべての可視波長域で円偏光に近づけている。

＜製造方法＞
次に、第１の実施形態に係る電気光学装置の製造方法を図を参照して説明する。図４は、電気光学装置の製造方法を示すフローチャートである。図５は、光学素子の形成方法を示すフローチャートである。図６、図７、および図８は、光学素子の形成方法を説明する図である。

まず、電気光学装置１００を製造する工程を説明する。図４において、工程Ｐ１１から工程Ｐ１４は素子基板１０を製造する工程であり、工程Ｐ２１から工程Ｐ２３は対向基板３０を製造する工程である。工程Ｐ３１から工程Ｐ３３は、素子基板１０と対向基板３０とを組み合わせて電気光学装置１００を製造する工程である。工程Ｐ１１から工程Ｐ１４と、工程Ｐ２１から工程Ｐ２３と、はそれぞれ独立に行われる。

まず、素子基板１０を製造する工程を説明する。図４に示す回路素子層形成工程Ｐ１１では、基板１１上に、素子、各種配線、接続部、層間絶縁層等を含む回路素子層１２を形成する。次に、絶縁層・光学素子形成工程Ｐ１２では、回路素子層１２上に絶縁層１３を形成し、絶縁層１３のうち反射表示領域Ｒに光学素子２０を形成する。以下、図５から図８を参照して、工程Ｐ１２についてより詳しく説明する。

この工程Ｐ１２は、図５に示すように、絶縁層形成工程Ｓ１０と、立体形成工程Ｓ２０と、凹部形成工程Ｓ３０と、を含んでいる。工程Ｓ１０では、図６（ａ）に示すように、基板１１上に形成した回路素子層１２上にアクリル樹脂からなる絶縁層１３を形成する。

工程Ｓ２０は、図５に示すように、無機材料層形成工程Ｓ２１と、レジスト配置工程Ｓ２２と、エッチング工程Ｓ２３と、を含んでいる。工程Ｓ２１では、図６（ｂ）に示すように、絶縁層１３の上面に窒化シリコンからなる無機材料層１４ｂを形成する。

次に、工程Ｓ２２では、図６（ｃ）に示すように、無機材料層１４ｂ上に第１のレジストとしてのレジスト１５ａを配置する。レジスト１５ａは、例えばエッチングにより、所定の形状とし、無機材料層１４ｂ上の複数の領域１４ｃのそれぞれに複数位置するように形成する。本実施形態では、所定の形状は四角錐とする。所定の形状は、四角錐台であってもよい。このレジスト１５ａの形状および配置が後の工程で形成される立体１４の形状および配置に反映される。また、本実施形態では、領域１４ｃのそれぞれは平面視ほぼ円形であり、それぞれの領域１４ｃは無機材料層１４ｂの露出部分で囲まれるようにする。この領域１４ｃのそれぞれに対応して、工程Ｓ３０で凹部１３ａが形成される。

次に、工程Ｓ２３では、図７（ａ）に示すように、ドライエッチングにより、レジスト１５ａを徐々に除去しながら、無機材料層１４ｂを露出部分から徐々に除去する。エッチングガスとしては、例えば、ＳＦ₆を用いることができる。また、エッチングガスはＯ₂を通常より多く含むことが好ましい。無機材料層１４ｂのうち、工程Ｓ２２でレジスト１５ａに覆われなかった部分が除去されたところでエッチングを終了する。

これにより、図７（ｂ）に示すように、無機材料層１４ｂのうち残されたレジスト１５ａの四角錐の形状を反映した部分、すなわち立体１４が、絶縁層１３上の領域１３ｂに残る。領域１３ｂは、平面視ほぼ円形であり、領域１４ｃに対応している。以上により、立体１４が形成される。なお、無機材料層１４ｂの露出部分が除去された時点で、レジスト１５ａが部分的に残っている場合は、ウエットエッチング等により、残ったレジスト１５ａのみを除去してもよい。この場合、立体１４の形状は四角錐台であってもよい。

工程Ｓ３０は、図５に示すように、レジスト配置工程Ｓ３１と、エッチング工程Ｓ３２と、焼成工程Ｓ３３と、を含んでいる。工程Ｓ３１では、図８（ａ）に示すように、絶縁層１３上の複数の領域１３ｂのそれぞれに、立体１４を覆うように第２のレジストとしてのレジスト１５ｂを選択的に配置する。レジスト１５ｂは平面視円形状とし、領域１３ｂに対応する範囲に配置する。また、レジスト１５ｂの周囲が絶縁層１３の露出部分で囲まれるようにする。

次に、工程Ｓ３２では、レジスト１５ｂをウエットエッチングにより除去するのと並行して、絶縁層１３の露出部分からエッチング液を絶縁層１３に浸透させる。エッチング液としては、例えば、有機アミン系等のレジスト剥離液を用いることができる。エッチング時の温度は通常より高めに設定することが好ましい。エッチング時の温度は、例えば７０℃である。エッチング液が露出部分から絶縁層１３に浸透すると、図８（ｂ）に示すように、絶縁層１３の領域１３ｂの外縁部が浸透するエッチング液により徐々に膨潤して変形する。さらにレジスト１５ｂの除去が進むと、図８（ｃ）に示すように、絶縁層１３の領域１３ｂの周縁部も膨潤して、絶縁層１３の領域１３ｂの外縁部が隆起するように変形することにより、領域１３ｂの中心部が相対的に窪んで凹状になる。

次に、工程Ｓ３３では、絶縁層１３の焼成を行う。この工程Ｓ３３においても、絶縁層１３の領域１３ｂの外縁部の隆起はさらに進行するが、エッチング液が蒸発することにより絶縁層１３の変形が止まり、図３に示すように、絶縁層１３上に凹部１３ａが形成される。なお、工程Ｓ３２の後に凹部１３ａの底部が十分湾曲していない場合には、焼成により凹部１３ａの底部を湾曲させることができる。これにより、凹部１３ａの表面に位置する立体の向きをよりばらつかせることができる。以上で、工程Ｐ１２が終了する。

次に、図４に示すように、工程Ｐ１３で、光学素子２０が形成された絶縁層１３上に共通電極１６を形成する。次に、工程Ｐ１４では、共通電極１６上に絶縁層１７を形成し、絶縁層１７上に画素電極１８を形成する。以上で、素子基板１０が製造される。

次に、対向基板３０を製造する工程を説明する。工程Ｐ２１では、基板３２上にカラーフィルタ層３４を形成する。次に、工程Ｐ２２では、カラーフィルタ層３４上にオーバーコート層３６を形成する。次に、工程Ｐ２３では、オーバーコート層３６上の反射表示領域Ｒに位相差層４２を形成する。

次に、工程Ｐ３１では、素子基板１０と対向基板３０との貼り合わせを行う。貼り合わせは、素子基板１０または対向基板３０にシール剤を塗布し、アライメント（位置合わせ）をした後、素子基板１０と対向基板３０とを接触させ、圧着して行われる。

次に、工程Ｐ３２では、シール剤の開口部（注入口）から素子基板１０と対向基板３０との間に液晶を注入し、注入口を封止する。

次に、工程Ｐ３３では、対向基板３０の外側に偏光板３８を、素子基板１０の外側に偏光板１９を、それぞれ貼り付ける。以上により電気光学装置１００が完成する。

上記第１の実施形態によれば、以下の効果が得られる。

（１）立体１４が有する屈折率は絶縁層１３が有する屈折率よりも大きいので、立体１４から絶縁層１３に臨界角を超える入射角で入射する光は立体１４と絶縁層１３との界面で全反射される。また、複数の立体１４は、凹部１３ａの表面に形成されているので、凹部１３ａの形状に沿って様々な方向を向いている。このため、電気光学装置１００の観察側から凹部１３ａに入射する光は、複数の立体１４のそれぞれと絶縁層１３との界面で様々な方向に全反射される。また、一つの立体１４において絶縁層１３との界面で全反射され射出される光についても、他の立体１４に入射することによりその立体１４と絶縁層１３との界面で全反射される光が存在する。このように、凹部１３ａに入射する光のうち、複数の立体１４と絶縁層１３との界面で全反射を繰り返した光は最終的に電気光学装置１００の観察側に射出される。これにより、凹部１３ａの表面に形成された複数の立体１４は入射光を散乱させて反射する反射板として機能する。

また、これらの立体１４は非金属の無機材料からなるので、金属材料からなる反射板に比べて、共通電極１６を形成する工程で王水等の強酸によりエッチングを行う場合に損傷を受けるリスクは格段に小さい。これにより、立体１４が損傷を受けることによる電気光学装置１００の表示品質低下を低減できるので、電気光学装置１００を高い歩留りで製造できる。

（２）立体１４の底面に平行な断面の面積は底面１４ａから離れるほど小さくなっているので、隣り合う立体１４同士の間隔を底面１４ａ側で小さくできる。これにより、それぞれの立体１４の底面１４ａを広くできるので、透明電極側から凹部１３ａに入射する光のうち立体１４と絶縁層１３との界面で全反射される光の量を多くできる。

（３）立体１４は多角錐または多角錐台の形状を有しているので、同じ方向からの光であっても立体１４の複数の表面のそれぞれに対する入射角は異なる。このため、ある方向からの光が立体１４の一面で反射されても、同じ方向からの光が他の面では反射されず入射する。これにより、様々な方向からの光に対して立体１４の表面で反射されずに入射する光の量を多くできるので、立体１４に入射し立体１４と絶縁層１３との界面で全反射される光の量を多くできる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電気光学装置の製造方法について図を参照して説明する。第２の実施形態に係る電気光学装置は、第１の実施形態に係る電気光学装置１００と同じ構成を有しているが、製造方法が異なっている。図９は、第２の実施形態に係る光学素子の形成方法を示すフローチャートである。図１０は、第２の実施形態に係る光学素子の形成方法を説明する図である。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。

第２の実施形態に係る電気光学装置１００の製造方法は、第１の実施形態に係る電気光学装置１００の製造方法に対して、凹部を形成する工程が異なっているが、その他の工程は同じである。

図９に示すように、凹部形成工程Ｓ４０は、エッチング工程Ｓ４１と、スタンプ押圧工程Ｓ４２と、焼成工程Ｓ３３と、を含んでいる。

まず、工程Ｓ４１では、図示しないが、第１の実施形態の工程Ｓ３２で用いたエッチング液を絶縁層１３の上面から浸透させることにより、絶縁層１３を膨潤させる。

次に、工程Ｓ４２では、絶縁層１３をエッチング液により膨潤させた状態で、図１０に示すように、表面に複数の凸部６０ａを有するスタンプ６０で絶縁層１３の上面を押圧する。ここで、スタンプ６０の凸部６０ａは、絶縁層１３の領域１３ｂに対応する領域を有しており、平面視ほぼ円形である。そして、凸部６０ａが絶縁層１３の領域１３ｂに重なるように、すなわち凸部６０ａの領域に立体１４が複数位置するように、スタンプ６０の凸部６０ａを有する面を絶縁層１３の上面に対向させる。これにより、膨潤した絶縁層１３の上面の領域１３ｂが凸部６０ａにより窪んで変形し凹状になる。

なお、スタンプ６０の基材は樹脂あるいは金属等からなるが、絶縁層１３を押圧する際に立体１４が損傷を受けないように、絶縁層１３に接する側の表面が弾性を有する層で覆われていることが好ましい。

次に、工程Ｓ３３で絶縁層１３の焼成を行うことにより、図３に示すように、絶縁層１３上に凹部１３ａが形成される。

上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、光学素子２０を備えた電気光学装置１００を製造できる。

（電子機器）
上述した電気光学装置１００は、例えば、図１１に示すように、電子機器としての携帯電話機５００に搭載して用いることができる。携帯電話機５００は、表示部５０２に電気光学装置１００を備えている。この構成により、表示部５０２を有する携帯電話機５００は優れた表示品質を有している。

また、電子機器は、ビューファインダ、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、オーディオ機器、液晶プロジェクタであってもよい。

上記実施形態に対しては、様々な変形を加えることが可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
上記の実施形態では、立体１４の形状は四角錐であったが、この形態に限定されない。
立体１４の形状は、四角錐以外の多角錐または多角錐台であってもよいし、円錐または円錐台であってもよい。立体１４の形状が、より角数が多い多角錐または多角錐台であれば、様々な方向から立体１４に入射する光に対して、立体１４の表面で反射されずに入射する光の量をより多くできる。また、立体１４の形状が円錐または円錐台であれば、立体１４の表面で反射されずに入射する光の量をさらに多くできる。これにより、立体１４に入射し立体１４と絶縁層１３との界面で全反射される光の量をより多くできる。

（変形例２）
上記の実施形態の電気光学装置は、ＦＦＳ方式の半透過反射型の電気光学装置であったが、この形態に限定されない。電気光学装置は、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）方式の電気光学装置、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の電気光学装置、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の電気光学装置、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式の電気光学装置、電気泳動方式の電気光学装置であってもよい。また、電気光学装置は、反射型の電気光学装置であってもよい。

第１の実施形態に係る電気光学装置の表示領域の一部を示す平面図。 第１の実施形態に係る電気光学装置の概略構成を示す断面図。 光学素子の構成を示す断面図。 電気光学装置の製造方法を示すフローチャート。 光学素子の形成方法を示すフローチャート。 光学素子の形成方法を説明する図。 光学素子の形成方法を説明する図。 光学素子の形成方法を説明する図。 第２の実施形態に係る光学素子の形成方法を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る光学素子の形成方法を説明する図。 本実施の形態における電子機器を示す図。

符号の説明

１０…素子基板、１１…基板、１２…回路素子層、１３…絶縁層、１３ａ…凹部、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ…立体、１４ａ…底面、１４ｂ…無機材料層、１５ａ…レジスト、１５ｂ…レジスト、１６…共通電極、１７…絶縁層、１８…画素電極、１８ａ…開口部、１９…偏光板、２０…光学素子、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…画素、２４…画素群、３０…対向基板、３２…基板、３４…カラーフィルタ層、３６…オーバーコート層、３８…偏光板、４０…液晶層、４２…位相差層、５０…光、６０…スタンプ、６０ａ…凸部、１００…電気光学装置、５００…携帯電話機、５０２…表示部。

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板上に位置しており、上面に複数の凹部を有する下地と、
   前記複数の凹部のそれぞれの表面に形成された複数の透光性を有する立体と、
   前記下地の前記上面と前記複数の立体との上に設けられた透光性を有する電極と、
   前記電極上に位置する電気光学物質からなる層と、を備え、
   前記複数の立体は、前記下地が有する屈折率よりも大きな屈折率を有する非金属の無機材料からなり、それぞれの底面が前記凹部の前記表面に接するように形成されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 請求項１に記載の電気光学装置であって、
   前記立体の前記底面に平行な断面の面積は、前記底面から離れるほど小さいことを特徴とする電気光学装置。
3. 請求項１または２に記載の電気光学装置であって、
   前記立体の前記底面に平行な断面は多角形であることを特徴とする電気光学装置。
4. 請求項１または２に記載の電気光学装置であって、
   前記立体の前記底面に平行な断面は円形であることを特徴とする電気光学装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電気光学装置であって、
   前記下地はアクリル樹脂からなり、
   前記立体は窒化シリコンからなることを特徴とする電気光学装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電気光学装置であって、
   複数の画素と、
   前記複数の画素のそれぞれに設けられた反射表示領域と、をさらに備え、
   前記複数の凹部は前記反射表示領域に配置されていることを特徴とする電気光学装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
8. 下地の上面に、前記下地が有する屈折率よりも大きな屈折率を有し、かつ透光性を有する非金属の無機材料からなる複数の立体をそれぞれの底面が前記上面に接するように形成する立体形成工程と、
   前記下地を変形させて、それぞれの領域に前記立体が複数位置する複数の凹部を前記上面に形成する凹部形成工程と、
   前記下地の前記上面と前記複数の立体上とに透光性を有する電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
9. 請求項８に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記立体形成工程は、
   前記下地の前記上面に前記無機材料からなる層を形成する工程と、
   前記無機材料からなる層上の複数の領域のそれぞれに、所定の形状を有する第１のレジストを配置する工程と、
   ドライエッチングにより、前記第１のレジストを除去しながら、前記所定の形状を反映した部分が残るように前記無機材料からなる層の前記部分以外を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
10. 請求項８または９に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記凹部形成工程は、
    前記下地の前記上面の複数の領域であって、それぞれが前記下地の露出部分で囲まれており、かつそれぞれに前記立体が複数位置する領域に選択的に第２のレジストを配置する工程と、
    ウエットエッチングにより前記第２のレジストを除去しながら、前記露出部分から浸透するエッチング液で前記下地を膨潤させて変形させるエッチング工程と、
    を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
11. 請求項１０に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記エッチング工程の後に前記下地を焼成する工程をさらに含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
12. 請求項８または９に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記凹部形成工程は、
    前記下地をエッチング液で膨潤させる工程と、
    表面に複数の凸部を有するスタンプの前記表面を、前記複数の凸部のそれぞれの領域に前記立体が複数位置するように前記下地の前記上面に対向させて、前記スタンプで前記下地を押圧する工程と、
    を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
13. 請求項８から１２のいずれか１項に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記電気光学装置は複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに設けられた反射表示領域と、をさらに備え、
    前記下地の前記複数の凹部を前記反射表示領域に設けることを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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