JP5151657B2 - Liquid crystal device and electronic device - Google Patents
Liquid crystal device and electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5151657B2 JP5151657B2 JP2008116765A JP2008116765A JP5151657B2 JP 5151657 B2 JP5151657 B2 JP 5151657B2 JP 2008116765 A JP2008116765 A JP 2008116765A JP 2008116765 A JP2008116765 A JP 2008116765A JP 5151657 B2 JP5151657 B2 JP 5151657B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- region
- crystal device
- substrate
- function layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
本発明は、光学素子、液晶装置、電子機器、光学素子の製造方法、液晶装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element, a liquid crystal device, an electronic apparatus, a method for manufacturing an optical element, and a method for manufacturing a liquid crystal device.
偏光分離機能を備える光学素子の1つとして、ワイヤーグリッド偏光素子が知られている。これは、光の波長より短いピッチで並べられた多数の導体の微細ワイヤーを持つ素子であり、入射光のうち微細ワイヤーに平行な偏光軸を有する成分を反射するとともに、微細ワイヤーに垂直な偏光軸を有する成分を透過する性質を持つ。 As one of optical elements having a polarization separation function, a wire grid polarization element is known. This is an element with a large number of conductor fine wires arranged at a pitch shorter than the wavelength of the light, and reflects the component having a polarization axis parallel to the fine wires in the incident light and is polarized perpendicular to the fine wires. It has the property of transmitting a component having an axis.
一方、入射光を反射させ、かつ拡散させるための手段としては、例えば高さが1μm程度の滑らかな凹凸を表面に有するアルミ製拡散板が知られている。このアルミ製拡散板の表面にワイヤーグリッド偏光素子を形成すれば、反射拡散機能に偏光分離機能を付加することができる(特許文献1参照)。 On the other hand, as a means for reflecting and diffusing incident light, for example, an aluminum diffusion plate having smooth irregularities with a height of about 1 μm on the surface is known. If a wire grid polarizing element is formed on the surface of this aluminum diffusion plate, a polarization separation function can be added to the reflection diffusion function (see Patent Document 1).
しかしながら、このような光学素子を形成するのは困難である。この理由は次の通りである。すなわち、図21に示すように、基体96上に形成されたアルミ製拡散板97の表面に、フォトリソグラフィー法によってワイヤーグリッド偏光素子を形成するためにレジスト34を塗布すると、アルミ製拡散板97の表面の凹凸に起因して、その厚さが不均一となる。このため、部分的にレジスト34の露光及び現像が不十分となり、アルミ製拡散板97の一部にしか微細ワイヤーが形成されないという課題がある。また、レーザー干渉露光の際には、図21中の領域Bで示した斜面がレーザーの影になるため、この領域Bの露光が不完全となり微細ワイヤーが形成されないという課題がある。
However, it is difficult to form such an optical element. The reason is as follows. That is, as shown in FIG. 21, when the
本発明は、上記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、以下の形態又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1]入射光の少なくとも一部を回折させる回折機能層と、前記回折機能層の一方の面に形成され、複数の微細ワイヤーを含む、偏光分離機能を有するグリッドと、を備え、前記回折機能層の前記一方の面は、複数の第1の領域と、前記回折機能層の他方の面からの高さが前記第1の領域とは異なる複数の第2の領域と、を含み、前記第1の領域と前記第2の領域との境界には、段差部が設けられていることを特徴とする光学素子。 [Application Example 1] A diffraction function layer that diffracts at least part of incident light, and a grid having a polarization separation function, which is formed on one surface of the diffraction function layer and includes a plurality of fine wires, The one surface of the diffraction function layer includes a plurality of first regions, and a plurality of second regions whose height from the other surface of the diffraction function layer is different from the first region, An optical element, wherein a step portion is provided at a boundary between the first region and the second region.
このような構成によれば、回折機能層の一方の面には、第1の領域と第2の領域とによって形作られる凹凸が複数分布する。回折機能層は、この凹凸の分布によって入射光を回折させて、入射方向と異なる方向に拡散させることができる。また、入射光は、グリッドにおいて、微細ワイヤーと平行な偏光軸を有する成分が反射され、微細ワイヤーと垂直な偏光軸を有する成分が透過する。以上から、上記光学素子によれば、入射光を偏光状態の異なる反射光及び透過光に分離することができるとともに、その射出方向を拡散させることができる。 According to such a configuration, a plurality of irregularities formed by the first region and the second region are distributed on one surface of the diffraction function layer. The diffractive functional layer can diffract incident light by the uneven distribution and diffuse it in a direction different from the incident direction. In the incident light, a component having a polarization axis parallel to the fine wire is reflected in the grid, and a component having a polarization axis perpendicular to the fine wire is transmitted. As described above, according to the optical element, incident light can be separated into reflected light and transmitted light having different polarization states, and the emission direction can be diffused.
[適用例2]上記光学素子であって、前記第1の領域と前記第2の領域とは平行であることを特徴とする光学素子。 Application Example 2 In the optical element described above, the first region and the second region are parallel to each other.
このような構成によれば、第1の領域及び第2の領域に、等しい角度で同時に光を入射させることができる。このため、回折機能層上にレーザー干渉露光法によって容易にグリッドを形成することができる。なお、レーザー干渉露光法以外のフォトリソグラフィー法も適用可能である。 According to such a configuration, light can be simultaneously incident on the first region and the second region at an equal angle. For this reason, a grid can be easily formed on the diffraction function layer by a laser interference exposure method. Note that a photolithography method other than the laser interference exposure method can also be applied.
[適用例3]上記光学素子であって、前記第1の領域は、前記一方の面において不規則に配置されていることを特徴とする光学素子。 Application Example 3 In the above optical element, the first region is irregularly arranged on the one surface.
このような構成によれば、回折機能層の一方の面には、第1の領域と第2の領域とによって形作られる凹凸が法則性がなく統計的に偏りのない不規則な分布になる。このため、入射光を様々な方向に拡散させることができる。よって、光学素子による入射光の拡散範囲を広げることが可能となる。 According to such a configuration, the unevenness formed by the first region and the second region has an irregular distribution with no law and statistical deviation on one surface of the diffraction function layer. For this reason, incident light can be diffused in various directions. Therefore, it is possible to widen the diffusion range of incident light by the optical element.
[適用例4]上記光学素子であって、複数の前記第1の領域と複数の前記第2の領域とが特定の不規則な分布に配置された単位パターンを、複数有していることを特徴とする光学素子。 Application Example 4 In the optical element, the optical element includes a plurality of unit patterns in which the plurality of first regions and the plurality of second regions are arranged in a specific irregular distribution. A featured optical element.
このような構成によれば、回折機能層の製造に用いるフォトマスクも、上記単位パターンに相当するマスクパターンが繰り返し配置された構造とすることができ、当該フォトマスクの作成が容易となる。これにより、光学素子を容易に製造することが可能となる。 According to such a configuration, the photomask used for manufacturing the diffraction function layer can also have a structure in which mask patterns corresponding to the unit patterns are repeatedly arranged, and the photomask can be easily created. Thereby, it becomes possible to manufacture an optical element easily.
[適用例5]上記光学素子であって、隣接する前記単位パターンの方向が互いに異なることを特徴とする光学素子。 Application Example 5 In the optical element described above, the directions of adjacent unit patterns are different from each other.
このような構成によれば、単位パターンの繰り返し周期に起因する拡散方向の偏りを解消することができる。 According to such a configuration, it is possible to eliminate the unevenness in the diffusion direction caused by the repetition period of the unit pattern.
[適用例6]上記光学素子であって、前記第1の領域及び前記第2の領域の外周は直線を含んでおり、前記微細ワイヤーは、前記直線に対して一定の角度を有して配置されていることを特徴とする光学素子。 Application Example 6 In the optical element described above, outer peripheries of the first region and the second region include a straight line, and the fine wires are arranged with a certain angle with respect to the straight line. An optical element characterized by being made.
このような構成によれば、第1の領域と第2の領域との境界に設けられた段差部と、微細ワイヤーとが非平行となる。このため、当該段差の近傍に配置された微細ワイヤーが不安定になる不具合を回避することができる。 According to such a configuration, the step portion provided at the boundary between the first region and the second region is not parallel to the fine wire. For this reason, the malfunction that the fine wire arrange | positioned in the vicinity of the said level | step difference becomes unstable can be avoided.
[適用例7]上記光学素子であって、入射光の波長をλ、入射角をθ、前記光学素子の周囲媒体の屈折率をnとした場合に、前記回折機能層の前記他方の面からの、前記第1の領域までの高さと、前記第2の領域までの高さとの差がλ/(4n・cosθ)に略等しいことを特徴とする光学素子。 Application Example 7 In the optical element described above, when the wavelength of incident light is λ, the incident angle is θ, and the refractive index of the surrounding medium of the optical element is n, from the other surface of the diffraction function layer The optical element is characterized in that the difference between the height to the first region and the height to the second region is substantially equal to λ / (4n · cos θ).
このような構成によれば、波長λを有する入射光を広く拡散させることができる。 According to such a configuration, incident light having the wavelength λ can be diffused widely.
[適用例8]上記光学素子であって、前記回折機能層は、前記グリッドとは異なる材料からなるとともに、透光性を有することを特徴とする光学素子。 Application Example 8 In the optical element described above, the diffraction function layer is made of a material different from that of the grid and has a light-transmitting property.
このような構成によれば、入射光のうちグリッドを透過した成分を光学素子の外部に取り出すことができる。すなわち、半透過反射型の光学素子とすることができる。 According to such a structure, the component which permeate | transmitted the grid among incident light can be taken out outside an optical element. That is, a transflective optical element can be obtained.
[適用例9]上記光学素子であって、前記回折機能層と前記グリッドとの間に、前記回折機能層及び前記グリッドのいずれとも異なる材料からなる密着層が形成されており、前記回折機能層と前記密着層との間の密着強度、及び前記グリッドと前記密着層との間の密着強度は、前記回折機能層と前記グリッドとの間の密着強度より高いことを特徴とする光学素子。 Application Example 9 In the optical element, an adhesion layer made of a material different from both the diffraction function layer and the grid is formed between the diffraction function layer and the grid, and the diffraction function layer The adhesion strength between the adhesion layer and the grid, and the adhesion strength between the grid and the adhesion layer are higher than the adhesion strength between the diffraction function layer and the grid.
このような構成によれば、回折機能層とグリッドとの間の密着性を、密着層を介することによって向上させることができる。 According to such a structure, the adhesiveness between a diffraction function layer and a grid can be improved by passing an adhesion layer.
[適用例10]複数の画素を有する液晶装置であって、対向して配置された第1の基板及び第2の基板と、前記第1の基板及び前記第2の基板の間に配置された液晶と、前記第1の基板の、前記第2の基板に対向する面のうち、各前記画素の少なくとも一部に配置された光学素子と、を有し、前記光学素子は、入射光の少なくとも一部を回折させる回折機能層と、前記回折機能層の一方の面に形成され、複数の微細ワイヤーを含む、偏光分離機能を有するグリッドと、を備え、前記回折機能層の前記一方の面は、複数の第1の領域と、前記回折機能層の他方の面からの高さが前記第1の領域とは異なる複数の第2の領域と、を含み、前記第1の領域と前記第2の領域との境界には、段差部が設けられていることを特徴とする液晶装置。 Application Example 10 A liquid crystal device having a plurality of pixels, the liquid crystal device being disposed between the first substrate and the second substrate that are disposed to face each other, and the first substrate and the second substrate. A liquid crystal, and an optical element disposed on at least a part of each of the pixels of the surface of the first substrate facing the second substrate, wherein the optical element includes at least incident light. A diffraction function layer that diffracts a part of the diffraction function layer; and a grid that is formed on one surface of the diffraction function layer and includes a plurality of fine wires and that has a polarization separation function, and the one surface of the diffraction function layer is A plurality of first regions, and a plurality of second regions different from the first region in height from the other surface of the diffraction function layer, the first region and the second region A liquid crystal device, wherein a step portion is provided at a boundary with the region.
このような構成によれば、画素のうち光学素子が形成された領域を反射表示部とし、残りの領域を透過表示部とすることができる。第2の基板側から反射表示部に入射した光は、光学素子によって反射するとともに、拡散される。このように、光反射機能、偏光分離機能、及び光拡散機能を併せ持つ光学素子が基板の内面に配置されるので、液晶装置を薄くすることができる。また、光学素子の液晶側表面は、平面に近い形状であるため、液晶の配向への悪影響が少なく、表示品位を向上させることができる。 According to such a configuration, a region where the optical element is formed in the pixel can be used as a reflective display unit, and the remaining region can be used as a transmissive display unit. Light incident on the reflective display portion from the second substrate side is reflected and diffused by the optical element. Thus, since the optical element having both the light reflection function, the polarization separation function, and the light diffusion function is disposed on the inner surface of the substrate, the liquid crystal device can be thinned. Moreover, since the liquid crystal side surface of the optical element has a shape close to a flat surface, there is little adverse effect on the alignment of the liquid crystal, and the display quality can be improved.
[適用例11]上記液晶装置であって、前記第1の基板の、前記第2の基板とは反対側に配置された、前記第1の基板に光を照射する照明装置を備えることを特徴とする液晶装置。 Application Example 11 The liquid crystal device includes an illumination device that irradiates light to the first substrate, which is disposed on the opposite side of the first substrate from the second substrate. A liquid crystal device.
このような構成によれば、照明装置からの光を画素の透過表示部から取り出すことにより透過表示が可能となる。ここで、照明装置から反射表示部に入射した光は、光学素子によって反射され、かつ拡散され、再び照明装置に入射する。この光の一部は照明装置によって反射されて透過表示部に入射する。このように、透過表示の光利用効率を向上させることができる。 According to such a configuration, transmissive display can be performed by extracting light from the illumination device from the transmissive display unit of the pixel. Here, the light that has entered the reflective display unit from the lighting device is reflected and diffused by the optical element, and then enters the lighting device again. Part of this light is reflected by the illumination device and enters the transmissive display unit. Thus, the light use efficiency of transmissive display can be improved.
[適用例12]上記液晶装置を表示部に搭載していることを特徴とする電子機器。 Application Example 12 Electronic equipment in which the liquid crystal device is mounted on a display portion.
このような構成によれば、電子機器を小型化することができるとともに、表示部において高品位な表示を行うことができる。 According to such a configuration, the electronic device can be reduced in size and high-quality display can be performed on the display unit.
[適用例13]入射光の少なくとも一部を回折させる回折機能層と、前記回折機能層の一方の面に形成された複数の微細ワイヤーを含むグリッドと、を備え、前記一方の面は、前記一方の面の反対側となる前記回折機能層の他方の面からの高さが異なる複数の領域を有し、前記高さが異なる前記複数の領域の境界の各々には段差部が設けられていることを特徴とする光学素子。 [Application Example 13] A diffraction functional layer that diffracts at least a part of incident light, and a grid including a plurality of fine wires formed on one surface of the diffraction functional layer, There are a plurality of regions having different heights from the other surface of the diffraction function layer on the opposite side of one surface, and stepped portions are provided at each of the boundaries of the plurality of regions having different heights. An optical element.
[運用例14]高さが異なる複数の領域を有する上記の光学素子であって、入射光の波長をλ、入射角をθ、前記光学素子の周囲媒体の屈折率をnとした場合に、前記段差部の高さは、(2m+1)λ/(4n・cosθ); m=0,1,2,3・・・に略等しいことを特徴とする光学素子。 [Operation Example 14] In the above optical element having a plurality of regions having different heights, where the wavelength of incident light is λ, the incident angle is θ, and the refractive index of the surrounding medium of the optical element is n, The height of the step portion is substantially equal to (2m + 1) λ / (4n · cos θ); m = 0, 1, 2, 3,.
このような構成によれば、異なる高さの前記段差部を用途に応じた分布で配置することができ、より応用範囲が広がることになる。 According to such a structure, the said level | step-difference part of different height can be arrange | positioned by distribution according to a use, and an application range will spread more.
高さが異なる複数の領域を有する上記の光学素子を用いた複数の画素を有する液晶装置であって、対向して配置された第1の基板及び第2の基板と、前記第1の基板及び前記第2の基板の間に配置された液晶と、を有し、前記第1の基板及び前記液晶の間の、前記複数の画素の領域の少なくとも一部の領域に前記光学素子を配置し、前記複数の領域は、表示色が赤の領域、表示色が緑の領域及び表示色が青の領域であり、前記赤の領域、前記緑の領域及び前記青の領域とでは前記高さが異なる、液晶装置。 A liquid crystal device having a plurality of pixels using the above-described optical elements having a plurality of regions having different heights, wherein the first substrate and the second substrate disposed opposite to each other, the first substrate, A liquid crystal disposed between the second substrate, and the optical element is disposed in at least a part of the plurality of pixel regions between the first substrate and the liquid crystal, The plurality of areas are a red area, a green area and a blue area, and the red area, the green area and the blue area have different heights. Liquid crystal device.
このような構成とすることにより、光の3原色のそれぞれの波長に応じた反射、拡散が可能となる液晶装置を構成することができる。 With such a configuration, it is possible to configure a liquid crystal device that can reflect and diffuse according to the wavelengths of the three primary colors of light.
[適用例15]回折機能材料層の一方の面の一部を加工することにより、前記一方の面が、複数の第1の領域と、他方の面からの高さが前記第1の領域とは異なる複数の第2の領域とを含むとともに、前記第1の領域と前記第2の領域との境界に段差部が設けられた回折機能層を形成する工程と、前記回折機能層上に導体膜を形成する工程と、前記導体膜の一部を加工することにより、複数の微細ワイヤーを含む、偏光分離機能を有するグリッドを形成する工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。 Application Example 15 By processing a part of one surface of the diffraction function material layer, the one surface has a plurality of first regions, and the height from the other surface is the first region. Includes a plurality of different second regions, and a step of forming a diffraction function layer provided with a step portion at a boundary between the first region and the second region, and a conductor on the diffraction function layer A method of manufacturing an optical element, comprising: forming a film; and forming a grid having a polarization separation function including a plurality of fine wires by processing a part of the conductor film .
このような製造方法によれば、入射光を偏光状態の異なる反射光及び透過光に分離することができるとともに、その射出方向を拡散させることが可能な光学素子を製造することができる。なお、加工の方法としては、エッチング、露光・現像、型形成等を用いることができる。 According to such a manufacturing method, it is possible to manufacture an optical element that can separate incident light into reflected light and transmitted light having different polarization states and can diffuse the emission direction thereof. As a processing method, etching, exposure / development, mold formation, or the like can be used.
[適用例16]上記光学素子の製造方法であって、前記グリッドを形成する工程は、前記導体膜上に、反射防止膜及びレジストをこの順に積層する工程と、前記レジストに対してレーザー干渉露光した後に現像する工程と、現像された前記レジストをマスクとして前記導体膜を加工する工程と、前記レジスト及び前記反射防止膜を除去する工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。 Application Example 16 In the optical element manufacturing method, the step of forming the grid includes a step of laminating an antireflection film and a resist in this order on the conductor film, and laser interference exposure on the resist. And a step of developing the conductive film using the developed resist as a mask, and a step of removing the resist and the antireflection film.
このような製造方法によれば、反射防止膜によって、レーザー干渉露光の際の導体膜表面におけるレーザーの反射を抑制することができる。これにより、高い形状並びに寸法精度でグリッドを形成することができる。 According to such a manufacturing method, the reflection of the laser beam on the surface of the conductor film at the time of laser interference exposure can be suppressed by the antireflection film. Thereby, a grid can be formed with high shape and dimensional accuracy.
[適用例17]複数の画素を有する液晶装置の製造方法であって、第1の基板上に回折機能材料層を形成する工程と、前記画素の少なくとも一部に光学素子を形成する工程と、第2の基板を、前記第1の基板のうち前記光学素子が形成された面に対向させて貼り合わせる工程と、を有し、前記光学素子を形成する工程は、前記回折機能材料層の一方の面の一部を加工することにより、前記一方の面が、複数の第1の領域と、他方の面からの高さが前記第1の領域とは異なる複数の第2の領域とを含むとともに、前記第1の領域と前記第2の領域との境界に段差部が設けられた回折機能層を形成する工程と、前記回折機能層上に導体膜を形成する工程と、前記導体膜の一部を加工することにより、複数の微細ワイヤーを含む、偏光分離機能を有するグリッドを形成する工程と、を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。 Application Example 17 A method of manufacturing a liquid crystal device having a plurality of pixels, the step of forming a diffraction function material layer on a first substrate, the step of forming an optical element on at least a part of the pixels, Bonding the second substrate so as to oppose the surface of the first substrate on which the optical element is formed, and the step of forming the optical element includes one of the diffraction function material layers By processing a part of the surface, the one surface includes a plurality of first regions and a plurality of second regions that are different from the first region in height from the other surface. And a step of forming a diffraction function layer in which a step portion is provided at a boundary between the first region and the second region, a step of forming a conductor film on the diffraction function layer, By processing a part, it has a polarization separation function including multiple fine wires. A method of manufacturing a liquid crystal device which comprises the steps, a to form a that grid.
このような製造方法によれば、光反射機能、偏光分離機能、及び光拡散機能を併せ持つ光学素子を基板の内面に有する液晶装置を製造することができる。 According to such a manufacturing method, a liquid crystal device having an optical element having both a light reflection function, a polarization separation function, and a light diffusion function on the inner surface of the substrate can be manufactured.
[適用例18]上記液晶装置の製造方法であって、前記画素は、反射表示部と透過表示部とを有し、前記光学素子を形成する工程は、前記画素のうち前記透過表示部に形成された前記導体膜を除去する工程を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。 Application Example 18 In the liquid crystal device manufacturing method, the pixel includes a reflective display portion and a transmissive display portion, and the step of forming the optical element is formed in the transmissive display portion of the pixels. A method for producing a liquid crystal device, comprising the step of removing the conductive film.
このような製造方法によれば、1つの画素内に、上記光学素子を備えた反射表示部と、光学素子を持たない透過表示部とを併設することができる。 According to such a manufacturing method, a reflective display unit including the optical element and a transmissive display unit having no optical element can be provided in one pixel.
以下、図面を参照し、光学素子の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。 Hereinafter, embodiments of the optical element will be described with reference to the drawings. In the drawings shown below, the dimensions and ratios of the components are appropriately different from the actual ones in order to make the components large enough to be recognized on the drawings.
(A.光学素子)
図1(a)は、本実施形態に係る光学素子1の斜視図であり、図2(a)は、図1(a)の光学素子1のX−Z平面に沿った断面図である。光学素子1は、ガラス等からなる基体6と、基体6上に配置された回折機能層4と、回折機能層4上に配置されたグリッド2とを有している。図1(a)は、光学素子1の一部を拡大したものであり、実際にはX−Y平面のより広い範囲にわたって同様の構造が連続している。
(A. Optical element)
FIG. 1A is a perspective view of the
図1(b)は、回折機能層4の形状を示す斜視図であり、図1(a)からグリッド2を取り除いた状態の図である。回折機能層4は、入射光に対して透光性を有するポリマーからなり、一方の面に多数の凹凸が形成されている。当該一方の面は、複数の第1の領域4aと、複数の第2の領域4bとを含んでいる。ここで第2の領域4bは、回折機能層4の他方の面4c(すなわち回折機能層4のうち基体6に接する面)からの高さが第1の領域4aとは異なっている。本実施形態では、第2の領域4bが、第1の領域4aに対して高くなっている。そして、第1の領域4aと第2の領域4bとの境界には、段差部8が設けられている。段差部8の高さg(図2(a))は、入射光の波長より小さくなるように設定され、例えば152nmとすることができる。また、段差部8は、第1の領域4aや第2の領域4bに対して略垂直となっている。すなわち、回折機能層4の断面は略矩形(矩形波状)となっている。
FIG. 1B is a perspective view showing the shape of the
第1の領域4a及び第2の領域4bの配置はランダム(不規則)であり、その形状は、正方形か、又は当該正方形を縦横に不規則に繋ぎ合わせた形状となっている。ここで、第1の領域4a及び第2の領域4bの最小寸法(すなわち上記正方形の1辺の長さ)δ(図2(a))は、入射光の波長λより長く、可視光に用いる場合には例えば2μmとすることができる。第1の領域4aと第2の領域4bとは、互いに平行な平面である。
The arrangement of the
回折機能層4の一方の面上(すなわち第1の領域4a及び第2の領域4bの上)には、実際には図1(a)のようにグリッド2が形成されている。グリッド2は、互いに平行な多数のアルミニウムの微細ワイヤーから構成される。この微細ワイヤーは、第1の領域4a及び第2の領域4bの外周の直線の1つと平行に配置されている。微細ワイヤーの配置ピッチd(図2(a))は、入射光の波長λより短くなっており、例えば140nmとすることができる。なお、図1(a)においては、説明の便宜上、微細ワイヤーの本数を実際より少なく描いている。
A
図2(b)は、図2(a)の一部を拡大した断面図である。この図に示すように、グリッド2は、SiO2又はSiN等からなる封止層3によって封止されており、回折機能層4、グリッド2、及び封止層3によって囲まれた空間は真空状態となっている。
FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG. As shown in this figure, the
回折機能層4とグリッド2との間には、回折機能層4及びグリッド2のいずれとも異なる材料からなる密着層を形成してもよい。このとき、回折機能層4と密着層との間の密着強度、及びグリッド2と密着層との間の密着強度は、回折機能層4とグリッド2との間の密着強度より高いことが好ましい。このような構成とすれば、回折機能層4とグリッド2との間の密着性を、密着層を介することによって向上させることができる。密着層の素材としては、例えば、SiO2等の誘電体薄膜を用いることができる。
An adhesion layer made of a material different from both the
図3は、光学素子1の機能を説明するための模式図である。このうち図3(a)は、回折機能層4の機能を示す図であり、図3(b)は、グリッド2の機能を示す図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the function of the
図3(b)に示すように、グリッド2への入射光80は、微細ワイヤーと平行な偏光軸を有する成分pがグリッド2によって反射され、微細ワイヤーと垂直な偏光軸を有する成分sがグリッド2を透過する。すなわち、グリッド2を有する光学素子1は偏光分離機能を備えており、入射光80を、偏光状態の異なる反射光80r及び透過光80tに分離することができる。
As shown in FIG. 3B, in the
図3(a)に示す光学素子1においては、黒の領域が第1の領域4aに相当し、白の領域が第2の領域4bに相当する。回折機能層4の一方の面には、この第1の領域4aと第2の領域4bとによって形作られる凹凸が複数分布している(図1(b))。回折機能層4は、この凹凸の分布によって入射光80を回折させて、図3(a)に示すように、入射方向とは異なる方向に拡散させることができる。より詳しくは、回折機能層4の作用によれば、グリッド2によって反射された反射光80rと、グリッド2を透過した透過光80tの双方を拡散させることができる。
In the
図4(a)は、光学素子1の拡散特性を示すグラフである。この拡散特性の測定条件は、図4(b)に示されている。すなわち、光学素子1の法線から25度の角度で投光部94から光を投射する一方で、受光部95の角度θを0度から60度まで変化させながら受光し、角度θと反射率との関係をプロットしたものである。回折機能層4における拡散により、正反射以外の角度においても広く反射光が拡散されていることがわかる。反射光の広がり(視域角の範囲)φは、回折機能層4に含まれる第1の領域4a及び第2の領域4bの最小寸法δから決まり、両者の間にはφ2=λ/δの関係がある。例えば、入射光の波長λを550nm、δ=2μmとすると、φ=32度となり、反射表示デバイスに適用した場合には実用上充分な視域が得られる。また、回折機能層4における第1の領域4a及び第2の領域4bの並べ方、又はその平面形状を工夫することにより、使用目的や使用環境に応じて、拡散特性(視域の広さ、視域の形状)を制御することができる。
FIG. 4A is a graph showing the diffusion characteristics of the
段差部8の高さgは、より詳しくは、g=λ/(4n・cosθ)を満たすような高さとすることが好ましい。ここで、nは光学素子1の周囲媒体の屈折率、θは光の入射角である。段差部8をこのように設定することで、反射光80r及び透過光80tの拡散範囲を広げることができる。また、この式によれば、グリッド2の周囲媒体として屈折率の高い物質を用いることで、回折機能層4の段差部8の高さgを小さくすることができる。段差部8の高さgが小さいほど、グリッド2の製造工程(フォトリソグラフィー法を含む工程)が容易となるため、グリッド2をより容易に製造することが可能となる。グリッド2の上に積層する周囲媒体としては、例えば、SiN(n≒1.5)等が好ましい。
More specifically, the height g of the stepped
上記光学素子1を具体的な表示デバイスに適用する場合、回折機能層4の第1の領域4a及び第2の領域4bを全範囲で完全にランダムに配置してもよいが、これに代えて次のようにすることもできる。すなわち、複数の第1の領域4aと複数の前記第2の領域4bとが特定のランダムな分布に配置された単位パターンを作成し、複数の当該単位パターンを繰り返し配置するというものである。ここで、単位パターンの大きさは任意であるが、例えば1辺が400μmの正方形とすることができる。このような構成によれば、回折機能層4の製造に用いるフォトマスクも、上記単位パターンに相当するマスクパターンが繰り返し配置された構造とすることができ、当該フォトマスクの作成が容易となる。これにより、光学素子を容易に製造することが可能となる。
When the
さらに、図5に示すように、隣接する単位パターン1uの方向が互いに異なるように配置してもよい。図5においては、単位パターン1u内の矢印が単位パターン1uの方向を示している。このような配置によれば、回折機能層4の周期性が低く抑えられる結果、単位パターン1uの繰り返し周期に起因する拡散方向の偏りを解消することができ、回折による色づきを実用上問題が生じない程度に緩和することができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
以上述べたように、グリッド2と回折機能層4とを有する光学素子1は、入射光80を、グリッド2によって偏光状態の異なる反射光80r及び透過光80tに分離することができるとともに、当該反射光80r及び透過光80tを回折機能層4によって拡散させることができる。すなわち、本実施形態によれば、偏光分離機能と光拡散機能とを併せもつ光学素子1が得られる。
As described above, the
(B.光学素子の製造方法)
続いて、図6から図8を用いて、光学素子1の製造方法について説明する。図6は、光学素子1の製造方法のフローチャートであり、図7及び図8は、光学素子1の製造工程における断面図である。以下、図6のフローチャートに沿って説明する。
(B. Manufacturing method of optical element)
Then, the manufacturing method of the
工程S1では、基体6上に、回折機能層4を形成する。この工程は、まず、厚さ0.7mmのガラスからなる基体6上に、スピンコート法等を用いて、ポリマーからなる回折機能材料層4Lを積層する(図7(a))。続いて、フォトマスクを用いて回折機能材料層4Lのうち第1の領域4aに相当する領域を選択的に露光し、その後湿式現像で除去することにより、回折機能材料層4Lの一方の面に、第1の領域4aと第2の領域4bの分布を形成する。本実施形態では、第1の領域4aと第2の領域4bとの高さの差、すなわち回折機能材料層4Lのうちエッチングされる部分の深さは、152nmとする。また、第1の領域4aと第2の領域4bとが平行となるようにエッチングする。こうして、基体6上に回折機能層4が形成される(図7(b))。
In step S <b> 1, the
次に、工程S2では、回折機能層4上に、スパッタ等により厚さ120nmの導体膜としてのアルミ膜2Lを形成する。
Next, in step S2, an
次に、工程S3では、アルミ膜2L上に、真空蒸着又はスパッタ等により反射防止膜32を形成する。反射防止膜32としては、例えば、SiCやSiOxNy:H(x、yは組成比)が適している。もしくは、ITO(Indium Tin Oxide)を用いてもよい。反射防止効果を有するか否かは、素材の複素屈折率に大きく左右され、例えば、複素屈折率の実部の値が1.4以上、複素屈折率の虚部の値が−0.1以上−1.5以下のものが望ましい。図9は、反射防止膜32上にレジスト34(図7(c))を積層した場合における、反射防止膜32の厚さと、レジスト34と反射防止膜32の界面での反射光強度との関係を示すグラフであり、(a)は反射防止膜32としてSiCを用いた場合のもの、また(b)は反射防止膜32としてSiOxNy:Hを用いた場合のものである。なお、反射防止膜32の最適な膜厚は、同じ素材であっても成膜条件によって異なる。
Next, in step S3, an
次に、工程S4では、反射防止膜32上に、スピンコート法等によって、略平坦な平面を有するレジスト34を形成する(図7(c))。
Next, in step S4, a resist 34 having a substantially flat plane is formed on the
次に、工程S5では、レジスト34に対してレーザー干渉露光を行い、グリッド2の微細ワイヤーの形成位置に相当する領域、すなわちピッチが140nmである微細な線状の領域を選択的に露光して、微細ワイヤーの潜像を形成する(図8(a))。レーザー干渉露光に用いる光源としては、波長266nmの連続発振DUV(Deep Ultra Violet)レーザーを用いることができ、入射角θLは、例えば72度とすることができる。このとき、レジスト34の下層に反射防止膜32が形成されていることにより、レーザー光がアルミ膜2Lによって反射され露光が不完全となる不具合を防止することができる。ここで、回折機能層4の第1の領域4a及び第2の領域4bは平行であるため、これらの領域に等しい角度で同時にレーザー光を入射させることができる。このため、凹凸を有する回折機能層4上であっても、レーザー光を略等しいパワー密度で均一に照射することができ、以降の各工程において高い形状並びに寸法精度でレジスト34のパターン、及びグリッド2を形成することができる。また、レジスト34は、回折機能層4の凹凸に起因する若干の膜厚ばらつきが存在するが、当該凹凸の深さ、すなわち段差部8の高さgは、100nm〜200nm程度と極めて小さいため、上記膜厚ばらつきによるパターン形状に関わる不具合はほとんど生じない。このため、平坦な面上にレジストを形成した場合と同様の潜像を形成することができる。
Next, in step S5, the resist 34 is subjected to laser interference exposure to selectively expose a region corresponding to the fine wire formation position of the
次に、工程S6では、レーザー干渉露光されたレジスト34の現像を行う。これにより、ピッチが140nmの微細な線状のレジスト34のパターンが得られる(図8(b))。 Next, in step S6, the resist 34 subjected to laser interference exposure is developed. As a result, a fine linear resist 34 pattern having a pitch of 140 nm is obtained (FIG. 8B).
次に、工程S7では、アルミ膜2Lをエッチングする。より詳しくは、上記レジスト34のパターンをマスクにしてドライエッチングを行うことにより、反射防止膜32及びアルミ膜2Lをパターニングする。続く工程S8では、レジスト34及び反射防止膜32を除去する。これにより、回折機能層4上に、140nmのピッチで配列された微細ワイヤーからなるグリッド2が形成される(図8(c))。
Next, in step S7, the
なお、アルミ膜2Lと反射防止膜32との間にSiO2(厚さ30nm)を形成しておくと、アルミ膜2Lに対するエッチング選択比がレジスト34の場合と比べて向上するため、レジスト34のパターンを浅くすることができる。これにより、より安定したレジスト34のパターンを形成することができる。
If SiO 2 (
次に、工程S9では、グリッド2上に封止層3を形成する。この工程は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法等により、真空環境下においてグリッド2上にSiO2又はSiN等からなる層を形成することによって行う。この結果、回折機能層4、グリッド2、及び封止層3によって囲まれた空間を真空状態で封止することができる(図2(b))。
Next, in step S <b> 9, the sealing layer 3 is formed on the
以上の工程により、回折機能層4及びグリッド2を有する光学素子1を製造することができる。この製造方法によれば、回折機能層4の表面の凹凸が矩形であることにより、回折機能層4の表面にグリッド2をより確実に形成することができる。本実施形態では、導体膜としてはアルミ膜2Lを用いたが、その他の金属素材、例えば、銀、ニッケル等を用いることもできる。また、回折機能層4の素材としてポリマーを用いたが、例えば、石英ガラス基板上にフォトリソグラフィー法で形成した回折機能層4の上に、上記製造方法でグリッド2を形成することもできる。ここで、フォトリソグラフィー法としては、例えば回折機能材料層4L上にレジストを塗布する工程と、フォトマスクを介してレジストを露光した後に現像する工程と、残存したレジストをマスクとして回折機能材料層4Lをエッチングする工程と、レジストを除去する工程とによって行うことができる。
Through the above steps, the
(C.液晶装置)
続いて、上記光学素子1を液晶装置に適用した例について説明する。図10は、半透過反射型の液晶装置10を示しており、(a)は斜視図、(b)は(a)中のA−A線における断面図である。液晶装置10は、枠状のシール剤41を介して対向して貼り合わされた素子基板21及び対向基板11を有している。素子基板21、対向基板11、シール剤41によって囲まれた空間には、液晶40が封入されている。素子基板21は、対向基板11より大きく、一部が対向基板11に対して張り出した状態で貼り合わされている。この張り出した部位には、液晶40を駆動するためのドライバIC42が実装されている。液晶装置10は、液晶40が封入された表示領域43において表示を行う。
(C. Liquid crystal device)
Next, an example in which the
図11は、表示領域43の拡大平面図である。この図に示すように、液晶装置10は、赤、緑、青に対応した矩形の画素44R,44G,44B(以下では、色を区別しない場合には単に画素44とも呼ぶ)を多数有している。画素44は、マトリクス状に配置されており、ある列に配置される画素44の色はすべて同一である。換言すれば、画素44は、対応する色がストライプ状に並ぶように配置されている。また、行方向に並んだ隣り合う3つの画素44R,44G,44Bの集合が、表示の最小単位(ピクセル)となる。液晶装置10は、各ピクセルにおいて、画素44R,44G,44Bの輝度バランスを調節することによって、種々の色の表示を行うことができる。
FIG. 11 is an enlarged plan view of the
各画素44は、透過表示部44tと反射表示部44rとを有している。また、隣接する画素44の間には、遮光層(ブラックマスク)14が配置されている。遮光層14は、画素44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。
Each
続いて、図12を用いて、画素44の詳細な構成について説明する。図12は、液晶装置10を、ある画素44において列方向に沿って切断したときの様子を示した模式断面図である。
Next, a detailed configuration of the
素子基板21は、第1の基板としてのガラス基板22を基体として構成されており、また対向基板11は、第2の基板としてのガラス基板12を基体として構成されている。ガラス基板22の、ガラス基板12に対向する面には、TFT(Thin Film Transistor)素子23が形成されている。より詳しくは、ガラス基板22上には、ゲート電極23g、ゲート絶縁膜24、半導体層23aがこの順に積層されており、また、半導体層23aのソース領域にはソース電極23sが、またドレイン領域にはドレイン電極23dが一部重なった状態で形成されている。ソース電極23sは、図示しないデータ線に接続されている。半導体層23a、ソース電極23s、ドレイン電極23d、ゲート電極23g等により、TFT素子23が構成される。
The
TFT素子23の上には、SiO2又はSiN等からなる層間絶縁膜26が形成されている。層間絶縁膜26は、必要に応じてさらに多層とすることもできる。層間絶縁膜26上には、ポリマーからなる回折機能層4が積層されている。回折機能層4は、反射表示部44rにおいてのみ、表面に凹凸が形成されており、当該凹凸上にさらにアルミニウムの微細ワイヤーからなるグリッド2が形成されている。すなわち、層間絶縁膜26上には、反射表示部44rにのみ、回折機能層4とグリッド2とを含む光学素子1が形成されている。
On the TFT element 23, an
反射表示部44rにおける光学素子1上、及び透過表示部44tにおける回折機能層4上には、透光性を有するITOからなる画素電極25が形成されている。画素電極25は、グリッド2、回折機能層4、層間絶縁膜26を貫通して設けられたコンタクトホールを介してTFT素子23のドレイン電極23dに電気的に接続されている。ITOの屈折率は2前後であるため、上記した式g=λ/(4n・cosθ)によれば、回折機能層4の段差部8の高さgを、周囲媒体が空気である場合に比べて小さくすることができる。画素電極25上には、図示しない配向膜が形成されている。ガラス基板22から配向膜までの構成要素によって、素子基板21が構成される。
On the
一方、対向基板11の基体であるガラス基板12のうち素子基板21に対向する面上には、カラーフィルタ13が形成されている。カラーフィルタ13は、入射した光のうち特定の波長の光を吸収することにより、透過光を所定の色(例えば赤、緑、又は青)とすることができる。また、隣接する画素44の間の領域には、遮光性を有する黒色の樹脂からなる遮光層14が形成されている。カラーフィルタ13上には、透光性を有する樹脂からなるオーバーコート15が形成されている。
On the other hand, the
オーバーコート15の上には、ITOからなる共通電極16が形成されている。共通電極16の上には、図示しない配向膜が形成されている。ガラス基板12から配向膜までの構成要素によって、対向基板11が構成される。
On the
素子基板21と対向基板11との間には、TNモードの液晶40が配置されている。液晶40は、画素電極25と共通電極16との間に印加される駆動電圧の大きさに応じて配向方向を変え、透過光の偏光状態を上記配向方向に応じて変化させる。また、素子基板21、対向基板11の外側には、それぞれ偏光板47,46が貼り付けられている。図13は、偏光板47,46及び光学素子1の光学軸の方向を示す図である。図13中、偏光板47,46に付された矢印は透過軸を示し、光学素子1に付された矢印はグリッド2の微細ワイヤーの延在方向を示す。このように、偏光板47,46は透過軸が互いに直交するように配置され、このうち偏光板47の透過軸は、光学素子1の微細ワイヤーの延在方向と平行となるように配置されている。そして、偏光板47に対向する位置には、照明装置としてのバックライト45が配置されている。液晶装置10は、偏光板47,46の偏光選択機能と、液晶40の偏光変換機能とを用いて表示を行う装置である。
A TN
ここで、図12及び図13を参照しながら、液晶装置10の表示原理について説明する。まず、反射表示の際には、対向基板11側から反射表示部44rに入射した外光(入射光80)が、カラーフィルタ13や液晶40等を透過して光学素子1に入射する。ここで、液晶40がOFF状態である場合には、偏光板46を透過した直線偏光は、液晶40の旋光性によってこれに直交する直線偏光に変換される。変換後の当該直線偏光は、微細ワイヤーの延在方向と平行であるため光学素子1によって反射され、液晶40によって再び元の直線偏光に変換されて偏光板46を透過する。すなわち、液晶40がOFF状態である場合には、明表示が行われる。この際、反射光は、回折機能層4の回折機能によって拡散されるため、広範囲の視角において高品位な反射表示を行うことができる。他方で、液晶40がON状態である場合には、偏光板46を透過した直線偏光は、液晶40によっては偏光変換を受けずに透過し、光学素子1に入射する。この直線偏光は、微細ワイヤーの延在方向に対して垂直であるため、光学素子1を透過し、偏光板47によって吸収される。すなわち、液晶40がON状態である場合には、観察者側に光が反射せず、暗表示が行われる。
Here, the display principle of the
次に、透過表示の際には、バックライト45から透過表示部44tに入射した入射光81が、素子基板21を透過して、液晶40に入射する。なお、透過表示部44tにはグリッド2が形成されていない。すなわち、図13における光学素子1は、透過表示部44tには存在しない。ここで、液晶40がOFF状態である場合には、偏光板47を透過した直線偏光は、液晶40の旋光性によってこれに直交する直線偏光に変換され、偏光板46を透過して観察者に視認される。すなわち、液晶40がOFF状態である場合には、明表示が行われる。他方で、液晶40がON状態である場合には、偏光板47を透過した直線偏光は、液晶40によっては偏光変換を受けずに透過し、偏光板46によって吸収される。すなわち、液晶40がON状態である場合には、観察者側に光が透過せず、暗表示が行われる。
Next, at the time of transmissive display, incident light 81 incident on the
ところで、バックライト45からの入射光81は、透過表示部44tのみならず反射表示部44rにも入射する。この入射光81は、光学素子1によって、微細ワイヤーに平行な偏光軸を持つ成分が反射され、かつ拡散される。この光は、バックライト45に含まれる反射板によって上方に反射され、再び素子基板21に入射する。この際、上記光学素子1によって拡散を受けていることに起因して、一部の光は透過表示部44tに入射し、透過表示に寄与する。このように、反射表示部44rに光学素子1が配置されていることによって、バックライト45の利用効率を向上させることができる。これにより、バックライト45の光量を節約することができ、ひいては消費電力を低減させることができる。
Incidentally, the incident light 81 from the
カラー表示が可能な液晶装置10に光学素子1を適用する場合には、図14に示すように、画素44R,44G,44Bの表示色に応じて回折機能層4の凹凸の深さを変更してもよい。回折機能層4の凹凸の深さ、すなわち段差部8の高さgは、上記したように式g=λ/(4n・cosθ)を満たすことが好ましい。ここで、θは観察者の視線が液晶装置10の表示面の法線との間でなす角であり、例えば25度程度に設定すると表示を視認しやすい。上記の式において、波長λを赤、緑、青の光の中心波長、例えば650nm、550nm、450nmとすることにより、好ましい高さgの値は、画素44Rにおいてはg(R)=179nm、画素44Gにおいてはg(G)=152nm、画素44Bにおいてはg(B)=124nmと求まる。こうした構成の光学素子1は、入射する光の波長に適した回折機能層4を各画素44に有することとなり、より効率良く光を拡散させることができる。
When the
以上のような構成の液晶装置10は、光学素子1を対向する基板の内面に備えるため、薄型化を実現することができるとともに、基板の厚さに起因する視差等のない、高品位な表示を行うことができる。また、光学素子1に含まれる回折機能層4の凹凸の深さ、すなわち段差部8の高さgは、100nm〜200nm程度と極めて小さく、かつこれらの凹凸の表面(すなわち第1の領域4a及び第2の領域4b)はガラス基板22と平行であるため、液晶40の配向状態に与える影響を抑えることができる。これにより、表示品位をさらに高めることができる。
Since the
(D.液晶装置の製造方法)
続いて、図15から図17を参照しながら、上記液晶装置10の製造方法について説明する。図15は、液晶装置10の製造方法を示すフローチャートである。また、図16は、このうち光学素子1の製造工程の詳細を示すフローチャートであり、図17は、光学素子1の製造工程における断面図である。図15において、工程P11から工程P13は、素子基板21を製造するための工程であり、工程P21及び工程P22は、対向基板11を製造するための工程である。工程P31から工程P33は、素子基板21と対向基板11とを組み合わせて液晶装置10を製造するための工程である。工程P11から工程P13と、工程P21、工程P22とは、それぞれ独立に行われる。
(D. Manufacturing method of liquid crystal device)
Next, a method for manufacturing the
まず、工程P11では、ガラス基板22に、TFT素子23や各種配線、層間絶縁膜26等を含む回路素子層を形成する。次に、工程P12では、層間絶縁膜26上のうち反射表示部44rに、光学素子1を形成する。この工程P12は、図16に示す工程S1から工程S9をさらに含んでいる。以下、図16を用いて工程P12について詳述する。
First, in step P11, a circuit element layer including the TFT element 23, various wirings, the
工程S1から工程S5までは、図6において説明した光学素子1の製造方法と同様である。すなわち、工程S1において回折機能層4を形成した後、工程S2から工程S4で、アルミ膜2L、反射防止膜32、レジスト34を順に形成する。その後、工程S5においてレーザー干渉露光を行い、微細ワイヤーのパターンの潜像を形成する(図17(a))。
Steps S1 to S5 are the same as the manufacturing method of the
次に、工程S51において、透過表示部44tに配置されたレジスト34にのみ、選択的に露光を行う(図17(b))。例えば、反射表示部44rのみをマスクで隠した状態で露光を行う。マスクを用いて露光する際には、結像投影露光法が望ましい。近接露光法の場合には、マスク開口部端での光の回折により、パターンが形成されない領域が生じることがあるためである。
Next, in step S51, only the resist 34 arranged in the
この後、工程S6においてレジスト34の現像を行う。このとき、透過表示部44tに配置されたレジスト34はすべて除去され、反射表示部44rには、ピッチが140nmの微細な線状のレジスト34のパターンが残る(図17(c))。
Thereafter, the resist 34 is developed in step S6. At this time, all of the resist 34 disposed in the
続いて、工程S7では、アルミ膜2Lをエッチングする。より詳しくは、上記レジスト34のパターンをマスクにしてドライエッチングを行うことにより、反射防止膜32及びアルミ膜2Lをパターニングする。続く工程S8では、レジスト34及び反射防止膜32を除去する。これらの工程により、回折機能層4上のうち、反射表示部44rのみに、140nmのピッチで配列された微細ワイヤーからなるグリッド2を形成することができる(図17(d))。
Subsequently, in step S7, the
次に、工程S9において、グリッド2上に封止層3を形成し、光学素子1の製造工程(工程P12)が終了する。なお、上記において工程S5と工程S51は、順序を入れ替えても良い。すなわち、まず透過表示部44tの全体を露光し、その後、レーザー干渉露光を行って微細ワイヤーの潜像を形成してもよい。
Next, in process S9, the sealing layer 3 is formed on the
図15に戻り、工程P13では、反射表示部44rにおける光学素子1上、及び透過表示部44tにおける回折機能層4上に画素電極25を形成する。なお、工程P13に続いて、配向膜の塗付やラビング処理が行われるが、図示を省略した。工程P11から工程P13を経て、素子基板21が完成する。
Returning to FIG. 15, in step P13, the
一方、工程P21では、ガラス基板12上にカラーフィルタ13をはじめ、遮光層14、オーバーコート15を形成する。この工程は、スピンコート法やフォトリソグラフィー法等を用いて行われる。
On the other hand, in step P21, the
次に、工程P22では、オーバーコート15に積層して共通電極16を形成する。なお、工程P22に続いて、配向膜の塗付やラビング処理が行われるが、図示を省略した。工程P21、工程P22を経て、対向基板11が完成する。
Next, in step P22, the
工程P31では、素子基板21と対向基板11とを貼り合わせる。貼り合わせは、素子基板21又は対向基板11にシール剤41(図10)を塗布し、アライメント(位置合わせ)をした後、素子基板21と対向基板11とを接触、圧着して行われる。
In step P31, the
工程P32では、シール剤41の開口部(注入口)から素子基板21と対向基板11との間に液晶40を注入し、注入口を封止する。
In Step P32, the
工程P33では、素子基板21、対向基板11の外側に、それぞれ偏光板47,46を貼り付ける。その後、適宜、バックライト45を取り付けて、液晶装置10が完成する。
In step P33, polarizing
上記は、貼り合わせ後に液晶40を注入する方式の製造方法であるが、これに代えて、貼り合わせ前に素子基板21又は対向基板11に液晶40を滴下し、その後両基板を貼り合わせる方式で製造することもできる。
The above is a manufacturing method in which the
(E.電子機器)
上述した液晶装置10は、例えば、図20に示すような電子機器としての携帯電話機100に搭載して用いることができる。携帯電話機100は、表示部110及び操作ボタン120を有している。表示部110は、内部に組み込まれた液晶装置10によって、操作ボタン120で入力した内容や着信情報を始めとする様々な情報について、高品位な表示を行うことができる。
(E. Electronic equipment)
The
なお、液晶装置10は、上記携帯電話機100の他、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、車載機器、オーディオ機器等の各種電子機器に用いることができる。
The
(変形例1)
上記実施形態では、回折機能層4の第1の領域4a及び第2の領域4bの形状は正方形又は正方形を繋げた形状であるとし、グリッド2に含まれる微細ワイヤーは、上記正方形の辺の1つに平行となっているが、これ以外にも種々の構成とすることができる。図18は、回折機能層4の第1の領域4a及び第2の領域4bの最小単位の形状(以下「単位形状」と呼ぶ)と、グリッド2に含まれる微細ワイヤーの延在方向との関係の例を示す図である。
(Modification 1)
In the said embodiment, the shape of the 1st area |
図18(a)の構成では、単位形状は正方形であり、当該正方形の辺とグリッド2の微細ワイヤーの延在方向とのなす角が45度となっている。このような構成によれば、単位形状の直線状の境界と、微細ワイヤーとが非平行となる。したがって、回折機能層4の段差部8に沿って微細ワイヤーが形成されることがない。このため、段差部8の近傍に配置された微細ワイヤーが不安定になる不具合を回避することができる。
In the configuration of FIG. 18A, the unit shape is a square, and the angle between the side of the square and the extending direction of the fine wires of the
図18(b)、図18(c)では、単位形状がそれぞれ円形、楕円形となっている。このような構成においては、グリッド2の微細ワイヤーは、単位形状の境界に対して一定の角度を有して配置されるので、図18(a)と同様、微細ワイヤーを安定して形成することができる。
In FIGS. 18B and 18C, the unit shapes are circular and elliptical, respectively. In such a configuration, the fine wires of the
また、単位形状を円形にすれば、等方的な反射光強度分布を実現できる。他方で、単位形状に異方性を持たせ、例えば、長方形あるいは楕円形とすれば、反射光強度分布の形状に異方性を持たせることも可能である。その場合、単位形状の幅が狭い方向では分布の広がりが大きく、単位形状の幅が広い方向では分布の広がりが狭くなる。 If the unit shape is circular, an isotropic reflected light intensity distribution can be realized. On the other hand, if the unit shape is provided with anisotropy, for example, a rectangle or an ellipse, the shape of the reflected light intensity distribution can be provided with anisotropy. In that case, the spread of the distribution is large in the direction where the width of the unit shape is narrow, and the spread of the distribution is narrowed in the direction where the width of the unit shape is wide.
(変形例2)
上記実施形態の液晶装置10は、画素44の一部に光学素子1を備えた半透過反射型の液晶装置であるが、これに限定する趣旨ではなく、例えば画素44の全体に光学素子1を配置して反射型の液晶装置としてもよい。
(Modification 2)
The
(変形例3)
上記実施形態において、液晶装置10の画素44は、赤、緑、青の画素44R,44G,44Bがストライプ状に配列されているが、これに代えて、図19に示すようなデルタ配列であってもよい。この配列においては、画素44R,44G,44Bは、三角状に隣接する3つの画素44をどのように選んでも、必ずその中に画素44R,44G,44Bが一つずつ含まれるように配置されている。こうした構成の液晶装置10によっても、光学素子1を用いた高品位な表示を行うことができる。
(Modification 3)
In the above embodiment, the
(変形例4)
上記実施形態では、光学素子1を液晶装置10に適用した例が示されているが、液晶装置10は、光学素子1の数ある適用例の1つである。この他にも、例えば、耐光性に優れた偏光素子を必要とする液晶プロジェクタへ適用することもできる。
(Modification 4)
In the above embodiment, an example in which the
(変形例5)
上記実施形態の液晶装置10は、液晶40がOFF状態の場合に明表示を行うノーマリーホワイトモードのものであるが、偏光板46,47及び光学素子1の光学軸を適宜変更することにより、液晶40がOFF状態の場合に暗表示を行うノーマリーブラックモードの装置とすることもできる。
(Modification 5)
The
(変形例6)
上記実施形態の液晶装置10に含まれる液晶40のモードは、TNモードに限られず、IPS(In Plain Switching)、FFS(Fringe Field Switching)、VA(Vertical Alignment:垂直配向)、STN(Super Twisted Nematic)等、種々のモードを採用することができる。光学素子1の拡散特性を利用するに際しては、これらのモードのうち、広視野角の得られるIPS、FFS、VAが好適である。液晶40を広視野角の得られるモードとすれば、正面から傾いた視角において視認される画像を高輝度かつ高品位に表示することができる。
(Modification 6)
The mode of the
1…光学素子、1u…単位パターン、2…グリッド、2L…アルミ膜、3…封止層、4…回折機能層、4L…回折機能材料層、4a…第1の領域、4b…第2の領域、6…基体、8…段差部、10…液晶装置、11…対向基板、12…第2の基板としてのガラス基板、13…カラーフィルタ、14…遮光層、15…オーバーコート、16…共通電極、21…素子基板、22…第1の基板としてのガラス基板、23…TFT素子、24…ゲート絶縁膜、25…画素電極、26…層間絶縁膜、32…反射防止膜、34…レジスト、40…液晶、41…シール剤、43…表示領域、44,44R,44G,44B…画素、44r…反射表示部、44t…透過表示部、45…照明装置としてのバックライト、46,47…偏光板、100…電子機器としての携帯電話機。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置された液晶と、
透過表示部と反射表示部とを有する複数の画素と、を備えた液晶装置であって、
前記第1の基板と前記液晶との間に、回折機能層と、該回折機能層の一方の面に設けられた複数の微細ワイヤーと、を備え、
前記一方の面は複数の領域からなり、
前記複数の画素のうち一の画素において、前記複数の領域のうち第1の領域の、前記一方の面の反対側となる前記回折機能層の他方の面からの高さは、前記複数の領域のうち第2の領域の、前記他方の面からの高さと異なり、
前記反射表示部には前記第1の領域と前記第2の領域と前記複数の微細ワイヤーとが設けられ、
前記透過表示部には前記第1の領域と前記第2の領域と前記複数の微細ワイヤーとが設けられず、
前記第1の領域と前記第2の領域との境界に段差部が設けられていることを特徴とする液晶装置。 A first substrate and a second substrate disposed opposite to each other;
A liquid crystal disposed between the first substrate and the second substrate;
A liquid crystal device comprising a plurality of pixels having a transmissive display portion and a reflective display portion,
In between the first substrate the liquid crystal includes a diffraction function layer, a plurality of fine wires disposed on one surface of the diffraction function layer, and
The one surface is composed of a plurality of regions,
In one pixel of the plurality of pixels, a height of the first region of the plurality of regions from the other surface of the diffraction function layer on the opposite side of the one surface is the plurality of regions. Unlike the height of the second region from the other surface,
The reflective display unit is provided with the first region, the second region, and the plurality of fine wires,
The transmissive display unit is not provided with the first region, the second region, and the plurality of fine wires,
Before SL liquid crystal device characterized by stepped portion at a boundary between the first region and the front Stories second region is provided.
前記微細ワイヤーは、前記直線に対して一定の角度を有して配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の液晶装置。 Before SL periphery and before Symbol outer periphery of the second realm of the first region includes a straight line,
The fine wire, the liquid crystal device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is arranged with a certain angle with respect to the straight line.
前記段差部の高さは、λ/(4n・cosθ)に略等しいことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の液晶装置。 When the wavelength of the incident light is λ, the incident angle is θ, and the refractive index of the surrounding medium of the optical element is n,
The height of the step portion, lambda / liquid crystal device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that approximately equal to (4n · cosθ).
前記回折機能層と前記密着層との間の密着強度、及び前記微細ワイヤーと前記密着層との間の密着強度は、前記回折機能層と前記微細ワイヤーとの間の密着強度より高いことを特徴とする請求項8に記載の液晶装置。 Wherein between the diffraction function layer and the fine wire, one and are adhesion layer formed of different materials also show the diffraction function layer and the fine wire,
The adhesion strength between the diffraction function layer and the adhesion layer and the adhesion strength between the fine wire and the adhesion layer are higher than the adhesion strength between the diffraction function layer and the fine wire. The liquid crystal device according to claim 8.
前記第1の色に対応する画素における前記段差部の高さは、前記第2の色に対応する画素における前記段差部の高さと異なることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の液晶装置。 The plurality of pixels include a pixel corresponding to the first color and a pixel corresponding to the second color;
The height of the stepped portion in the pixel corresponding to the first color is different from the height of the stepped portion in the pixel corresponding to the second color . The liquid crystal device according to one item .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008116765A JP5151657B2 (en) | 2007-06-07 | 2008-04-28 | Liquid crystal device and electronic device |
US12/129,987 US7944544B2 (en) | 2007-06-07 | 2008-05-30 | Liquid crystal device having a diffraction function layer that includes a flat portion and a non-flat portion with a grid disposed in the non-flat portion |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007151222 | 2007-06-07 | ||
JP2007151222 | 2007-06-07 | ||
JP2008116765A JP5151657B2 (en) | 2007-06-07 | 2008-04-28 | Liquid crystal device and electronic device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009015302A JP2009015302A (en) | 2009-01-22 |
JP5151657B2 true JP5151657B2 (en) | 2013-02-27 |
Family
ID=40356201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008116765A Expired - Fee Related JP5151657B2 (en) | 2007-06-07 | 2008-04-28 | Liquid crystal device and electronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5151657B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5527074B2 (en) * | 2009-11-16 | 2014-06-18 | セイコーエプソン株式会社 | Polarizing element and projector |
EP2325634B1 (en) | 2009-11-19 | 2015-03-18 | Seiko Epson Corporation | Sensor chip, sensor cartridge, and analysis apparatus |
JP5526851B2 (en) * | 2010-02-19 | 2014-06-18 | セイコーエプソン株式会社 | Polarizing element and projector |
JP5463947B2 (en) * | 2010-02-19 | 2014-04-09 | セイコーエプソン株式会社 | Polarizing element and projector |
JP5560891B2 (en) | 2010-05-13 | 2014-07-30 | セイコーエプソン株式会社 | Optical device and analyzer |
JP6047061B2 (en) * | 2013-04-26 | 2016-12-21 | 日本電信電話株式会社 | Variable performance diffraction grating |
JP7210904B2 (en) * | 2018-05-28 | 2023-01-24 | 大日本印刷株式会社 | Wire grid polarizer and display device |
WO2020210425A1 (en) | 2019-04-11 | 2020-10-15 | Applied Materials, Inc. | Patterning of multi-depth optical devices |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6081376A (en) * | 1998-07-16 | 2000-06-27 | Moxtek | Reflective optical polarizer device with controlled light distribution and liquid crystal display incorporating the same |
JP2003021829A (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Sharp Corp | Liquid crystal display device and method for manufacturing the same |
JP2003090908A (en) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Toppan Printing Co Ltd | Light reflecting sheet, light transmitting sheet and display using the same |
JP2004347990A (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Shin Sti Technology Kk | Diffused reflection board, color filter, photomask and manufacturing method of diffused reflection board |
JP2005266188A (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Nikon Corp | Diffusion element and illuminator |
JP4457854B2 (en) * | 2004-11-02 | 2010-04-28 | ソニー株式会社 | Polarizer, liquid crystal panel, and projection display |
JP2006178186A (en) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Seiko Epson Corp | Polarization control element, manufacturing method for the polarization control element, design method of the polarization control element and electronic apparatus |
-
2008
- 2008-04-28 JP JP2008116765A patent/JP5151657B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009015302A (en) | 2009-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7944544B2 (en) | Liquid crystal device having a diffraction function layer that includes a flat portion and a non-flat portion with a grid disposed in the non-flat portion | |
JP4412388B2 (en) | Optical element, liquid crystal device and electronic apparatus | |
US8619215B2 (en) | Optical element, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and electronic apparatus | |
JP5151657B2 (en) | Liquid crystal device and electronic device | |
KR100734461B1 (en) | Liquid crystal display device | |
TWI506350B (en) | Array substrate and liquid crystal display device including the same | |
US20150138783A1 (en) | Light diffusing member and method of manufacturing the same, and display device | |
JP2013140376A (en) | Optical element and projection display apparatus | |
US20150070762A1 (en) | Polarizer, display device having the same, and method of manufacturing the same | |
KR20010078277A (en) | Reflection type liquid crystal display apparatus | |
JP2007133294A (en) | Liquid crystal device and electronic apparatus | |
JP5109520B2 (en) | Optical element, liquid crystal device, mother substrate for liquid crystal device, electronic device, and wire grid polarization element | |
JP3941437B2 (en) | LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE | |
JP2000241809A (en) | Reflection type liquid crystal display device | |
JP5299361B2 (en) | Optical elements, liquid crystal devices, electronic equipment | |
JP2005148477A (en) | Substrate for electrooptical device, electrooptical device, electronic equipment | |
JP2000267086A (en) | Manufacture of electrode substrate for reflective liquid crystal display device and electrode substrate for reflective liquid crystal display device using the same | |
JP4617982B2 (en) | Electro-optical device and electronic apparatus | |
KR100653472B1 (en) | Polymer dispersed liquid crystal display | |
JP2005265919A (en) | Method of manufacturing liquid crystal display device, liquid crystal display device, and electronic equipment | |
JP2009133892A (en) | Method for manufacturing optical element, optical element, liquid crystal device and electronic apparatus | |
JP2009271162A (en) | Liquid crystal display and electronic device | |
JP2006039243A (en) | Substrate for electrooptic apparatuses, manufacturing method for same, manufacturing method for electrooptic apparatus, and electrooptic apparatus | |
JP2000066186A (en) | Reflection type liquid crystal display device | |
JP2009251418A (en) | Liquid crystal display device, method for manufacturing liquid crystal display device, and electronic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110309 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120530 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120605 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120727 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121119 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |