JP5045327B2 - 偏光素子及びその製造方法、液層装置、電子機器 - Google Patents
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しかしながら、液晶パネル内へ組み込む場合には、表示画素領域にカバーガラスを設置する点、さらにカバーガラスを配置することによってセル厚が増加する点から実現性は極めて低い。そこで、カバーガラスに代えて、斜方成膜によって薄膜を形成する方法も提案されているが、成膜装置が必要となるため安価に作製することができない。
本発明によれば、微粒子が、隣り合う金属細線同士の間に入り込むことを防ぐことができるので、複数の金属細線に亘ってその端部(基材とは反対側の端部)側、すなわち偏光層上に保護層を良好に形成することができる。これにより、基材と、隣り合う一対の金属細線と、保護層とによって囲まれた空間を簡単な工程で確実に形成することができ、光学特性に優れた偏光素子を得ることができる。
本発明によれば、製造性、保護層の光透過性、及び絶縁性に優れた偏光素子となる。例えば、保護層上に導電膜を形成するような場合に、この導電膜と金属細線との短絡を容易に防止することができる。
本発明によれば、保護膜を構成する凝集体において、例えば微粒子単体での大きさが金属細線の配置間隔よりも小さい場合でも、他の幾つかの微粒子と一体化して凝集体となった状態が金属細線の配置間隔よりも大きい形状となっていれば、凝集体が、隣り合う金属細線同士の間に入り込むことを防ぐことができる。
本発明によれば、製造性、保護層の光透過性、及び絶縁性に優れた偏光素子となる。例えば、保護層上に導電膜を形成するような場合に、この導電膜と金属細線との短絡を容易に防止することができる。
本発明によれば、分散媒を除去した後に残存する微粒子の集合体から、金属細線を保護するための保護層を形成することができる。このような保護層により金属細線が保護されて、信頼性に優れた光学特性を有する偏光素子を得ることができる。また、複数の金属細線に亘ってその端部上、すなわち偏光層上に保護層を形成することができるので、基材と、隣り合う一対の金属細線と、保護層とによって囲まれた空間を形成することができる。これにより、金属細線が大気中に解放されている状態と同等の光学特性が得られる偏光素子とすることができる。
本発明によれば、複数の金属細線上に溶液を塗布しても、分散媒中に分散している微粒子が、隣り合う金属細線同士の間に入り込むことを防ぐことができる。その結果、複数の金属細線に亘ってその端部(基材とは反対側の端部)側に保護層を良好に形成することができる。よって、基材と、隣り合う一対の金属細線と、保護層とによって囲まれた空間を確実に形成することができ、光学特性に優れた偏光素子を得ることができる。
本発明によれば、分散媒中に混合される微粒子において、例えば微粒子単体での大きさが金属細線の配置間隔よりも小さい場合でも、他の幾つかの微粒子と一体化して凝集体となった状態が金属細線の配置間隔よりも大きい形状となっていればよい。これにより、複数の金属細線上に溶液を塗布しても、分散媒中に分散している凝集体が、隣り合う金属細線同士の間に入り込むことを防ぐことができる。
本発明によれば、分散媒中における微粒子の分散性が向上し、溶液の塗布作業が容易になるとともに、保護層の膜厚調整が容易になる。また、上記溶液を塗布する工程では、コーティング剤によって金属突起体との密着性が向上し、微粒子を偏光層上に良好に保持できるようになる。
本発明によれば、光学特性に優れ、また金属細線が保護されて信頼性にも優れた偏光素子を具備した液晶装置を提供できる。
本発明によれば、内蔵型の反射偏光層を備えた液晶装置を構成できる。
本発明によれば、透過表示と反射表示の双方で高コントラストの表示が得られる半透過反射型の液晶装置を提供できる。
本発明によれば、表示品質及び信頼性に優れる表示部ないし光変調手段を備えた電子機器を提供することができる。
本発明によれば、光学特性及び信頼性に優れた偏光光学系を備える電子機器を実現できる。
まず、本実施形態における偏光素子について、図1から図3を参照しながら説明する。ここで、図1(a)は本実施形態の偏光素子を示す部分断面図であって、図1(b)は偏光素子を構成するワイヤーグリッド偏光層を示す斜視図である。図2は、偏光素子の要部拡大図である。また、図3は、偏光素子の動作説明図である。
図1(a),(b)に示すように、偏光素子100は、光反射型の偏光素子であって、基材111Aと、この基材111Aを覆う下地層114上に形成されたワイヤーグリッド偏光層118と、基材111A上にワイヤーグリッド偏光層118を介して設けられる保護層113と、を有して構成されている。
ワイヤーグリッド偏光層118は、複数の金属突起体118A(金属細線)と、複数の開口部と、を主体として構成されている。
また、下地層114は、必要に応じて基材111Aの表面に形成されるものであり、例えばシリコン酸化物膜やアルミニウム酸化物膜により形成することができる。下地層114は、エッチングにより金属突起体118Aをパターン形成する際の、エッチング等による基材111Aの損傷を防止する機能や、基材111Aに対する金属突起体118Aの密着性を改善する機能を奏する。また偏光素子100として反射型の偏光素子を形成する場合には、下地層114を光反射性の金属材料により形成してもよい。
ここで、金属突起体118Aの幅L、開口部118aの幅Sにより規定されるL/S比は、偏光素子100の光学特性を決める重要なパラメータとなっている。
また、保護層113によって開口部118aが被覆(封止)されて、基材111Aと、隣り合う一対の金属突起体118Aと、保護層113とによって囲まれた空洞部118B内には空気が封入された状態となっているため、ワイヤーグリッド偏光層118を空気中に開放して使用したときと同等の光学特性を得ることができる。これにより、液晶装置を構成する基板の内面側(液晶層側)に配置して用いられる内蔵型の反射偏光層として好適なものとなっている。
次に、上述した構成の偏光素子の製造方法について、図4及び図5を参照しながら説明する。ここで、図4は偏光素子の製造工程を示すフローチャートであり、図5(a)〜(e)は、偏光素子の製造工程を示す断面図である。
以下、図4のフローチャートに沿って図5を用いて説明する。
さらに、レジスト除去工程S4において、レジスト115aを除去することで、図5(d)に示すような金属突起体118A及び開口部118aを複数形成し、ワイヤーグリッド偏光層118を形成する。
各微粒子120には、それらの分散性を向上させるために、表面にコーティングが施してある。
なお、その他の不活性ガス雰囲気内で製造し、空洞部118B内が所定のガス(アルゴンガスや窒素ガス等)で満たされている構成としてもよい。
次に、本発明の第2本実施形態の偏光素子について説明する。なお、本実施形態においては、第1実施形態と同一構成には同一符号を付して説明する。ここで、図8(a)は、本実施形態の偏光素子の概略構成図、図8(b)は、本実施形態の偏光素子の要部を拡大して模式的に示す斜視図である。
本発明の第2実施形態における偏光素子130は、保護層を構成する微粒子の粒径が均一ではなく、異なる粒径の微粒子132,133が混在した保護層135を備えている。保護層形成用溶液117中における微粒子132と微粒子133との割合は略等しいことが好ましく、各微粒子132,133の粒径は、上記実施形態同様、金属突起体118Aの配置間隔(スペースS)以上となっていて、本実施形態ではそれぞれが70nm以上の粒径を有している。ここで、相対的に粒径の大きい微粒子133が、粒径の小さい微粒子132に対して3倍程度までの大きさであることが好ましい。
また、異なる粒径の微粒子132,133が混在することにより保護層135の表面積が増加するため、保護層135上に形成する他の機能素子の構成材料との密着性が良好になり、電子機器等の機能部材としての信頼性が高まる。
次に、本発明に係る偏光素子を内蔵型の反射偏光層として備えた液晶装置について図面を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置は、液晶に対して基板面方向の電界(横電界)を印加し、配向を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、FFS(Fringe Field Switching)方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。また本実施形態の液晶装置は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置である。
なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示している。なお、以下の説明においては、図1を適宜参照するものとする。
図10(a)は任意の1ドット領域の平面構成図、図10(b)は光学軸配置図、図11は図10のB−B’線に沿う断面構成図である。
液晶装置200は、図11に示すように、TFTアレイ基板10(基材)と対向基板20(基材)との間に液晶層50を挟持した液晶パネルを含む。液晶層50は、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向する領域の縁端に沿って設けられた図示略のシール材によって基板10,20間に封止されている。TFTアレイ基板10の背面側(図示下面側)には、導光板91と反射板92とを備えたバックライト90が設けられている。
ゲート絶縁膜11上に、アモルファスシリコンの半導体層35が形成されており、半導体層35に一部乗り上げるようにしてソース電極6bと、ドレイン電極32とが設けられている。容量電極31はドレイン電極32と一体に形成されている。
半導体層35は、ゲート絶縁膜11を介して走査線3aと対向配置されており、当該対向領域で走査線3aがTFT30のゲート電極を構成する。容量電極31は、ゲート絶縁膜11を介して容量線3bと対向配置されており、容量電極31と容量線3bとが対向する領域に、ゲート絶縁膜11をその誘電体膜とする蓄積容量70が形成されている。
反射偏光層19上を含む層間絶縁膜12上に、平面ベタ状の透明導電膜からなる共通電極29が形成されている。共通電極29と反射偏光層19のワイヤーグリッド偏光層118とは、透明絶縁膜である保護層113(135)により絶縁されている。
層間絶縁膜12及び電極部絶縁膜13を貫通して容量電極31に達する画素コンタクトホール45が形成されており、画素コンタクトホール45内に画素電極9のコンタクト部9bが一部埋設されることで、画素電極9と容量電極31とが電気的に接続されている。画素コンタクトホール45の形成領域に対応して、少なくとも共通電極29に開口部が設けられており、共通電極29と画素電極9とが接触しないようになっている。画素電極9を覆うようにしてポリイミド等からなる配向膜18(水平配向膜)が形成されている。
なお、ラビング方向151は、液晶装置200の画素配列方向(Y軸方向)に平行に延びる帯状電極部9cに対して約30°の角度をなしている。
本実施形態の液晶装置の構成について、図12を用いて説明する。なお、本実施形態においては、第1実施形態の液晶装置と同一構成には同一符号を付して説明する。
本実施形態の液晶装置300は、上記実施形態同様、一対の基板10,20間に液晶層50が挟持された構成を有している。
図13は、本発明に係る偏光素子を備えたプロジェクタの要部を示す概略構成図である。本実施形態のプロジェクタは、光変調装置として液晶装置を用いた液晶プロジェクタである。
図13において、810は光源、813、814はダイクロイックミラー、815、816、817は反射ミラー、818は入射レンズ、819はリレーレンズ、820は出射レンズ、822、823、824は液晶装置からなる光変調装置、825はクロスダイクロイックプリズム、826は投射レンズ、831、832、833は入射側の偏光素子、834、835、836は射出側の偏光素子である。
図14は、本発明に係る液晶装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話1300は、先の実施形態の液晶装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度、高コントラスト、広視野角の透過表示及び反射表示を得ることができる。
Claims (12)
- 基材と、
前記基材上に互いに間隔をおいて配置された複数の金属細線を有する偏光層と、
前記偏光層上に設けられ、複数の微粒子の集合体から構成される保護層と、
前記基材と、前記複数の金属細線のうち互いに隣り合う一対の金属細線と、前記保護層と、によって囲まれた空間と、を有し、
前記複数の微粒子の大きさが、互いに隣り合う前記一対の金属細線の配置間隔よりも大きいことを特徴とする偏光素子。 - 前記微粒子が、シリコン酸化物、酸化アルミニウム、酸化チタンのうちのいずれかからなることを特徴とする請求項1に記載の偏光素子。
- 前記微粒子が、透明樹脂からなることを特徴とする請求項1に記載の偏光素子。
- 基材上に形成した金属膜をパターニングすることにより複数の金属細線を形成し、偏光層を形成する工程と、
前記偏光層上に、複数の微粒子と、前記複数の微粒子を分散させる分散媒と、を含む溶液を塗布する工程と、
前記分散媒を除去して残存した前記複数の微粒子の集合体により、前記偏光層上に保護層を形成する工程と、を有することを特徴とする偏光素子の製造方法。 - 前記複数の微粒子の大きさが、前記複数の金属細線のうち互いに隣り合う一対の金属細線の配置間隔よりも大きいことを特徴とする請求項4記載の偏光素子の製造方法。
- 前記分散媒中に、前記複数の微粒子が凝集した凝集体が含まれており、
前記凝集体の大きさが、互いに隣り合う前記一対の金属細線の配置間隔よりも大きいことを特徴とする請求項4記載の偏光素子の製造方法。 - 前記分散媒中の前記複数の微粒子がコーティングされていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の偏光素子を備えたことを特徴とする液晶装置。
- 一対の基材間に液晶層を挟持して構成され、前記一対の基材のうち少なくとも一方の基材の前記液晶層側に、前記偏光素子が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の液晶装置。
- 1つの画素で透過表示と反射表示とが可能な半透過反射型の液晶装置であって、前記偏光素子によって反射された光を用いて前記反射表示を行うことを特徴とする請求項8に記載の液晶装置。
- 請求項8から10のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の偏光素子を備えたことを特徴とする電子機器。
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