JPH1096807A - ホログラフィック光学素子及びその作製方法 - Google Patents
ホログラフィック光学素子及びその作製方法Info
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- JPH1096807A JPH1096807A JP24775796A JP24775796A JPH1096807A JP H1096807 A JPH1096807 A JP H1096807A JP 24775796 A JP24775796 A JP 24775796A JP 24775796 A JP24775796 A JP 24775796A JP H1096807 A JPH1096807 A JP H1096807A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折効率の波長依存性がなく、高次回折光が
発生しないホログラフィック光学素子とその作製方法。 【解決手段】 干渉縞に対応する複数の溝１２を基板１
１面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に設けてな
る。このような溝１２は異方性エッチングにより形成す
ることができる。
発生しないホログラフィック光学素子とその作製方法。 【解決手段】 干渉縞に対応する複数の溝１２を基板１
１面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に設けてな
る。このような溝１２は異方性エッチングにより形成す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラフィック
光学素子及びその作製方法に関し、特に、カラー液晶表
示装置用のホログラムカラーフィルターに適したホログ
ラフィック光学素子及びその作製方法に関するものであ
る。
光学素子及びその作製方法に関し、特に、カラー液晶表
示装置用のホログラムカラーフィルターに適したホログ
ラフィック光学素子及びその作製方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】カラー液晶表示装置用のカラーフィルタ
ーとして、従来の波長吸収型のものと比較して、バック
ライトの各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セルへ入
射でき、バックライトの利用効率を大幅に向上させるも
のとして、本出願人は、特願平５−１２１７０号等にお
いて、ホログラムカラーフィルターを提案した。その構
成には２つのタイプがあり、第１のタイプは、偏心した
フレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレーから
なるものである。第２のタイプは、平行で一様な干渉縞
からなるホログラム又は回折格子とそれに重畳したマイ
クロレンズアレーとからなるものである。以下、簡単に
これらのホログラムカラーフィルターについて説明す
る。
ーとして、従来の波長吸収型のものと比較して、バック
ライトの各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セルへ入
射でき、バックライトの利用効率を大幅に向上させるも
のとして、本出願人は、特願平５−１２１７０号等にお
いて、ホログラムカラーフィルターを提案した。その構
成には２つのタイプがあり、第１のタイプは、偏心した
フレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレーから
なるものである。第２のタイプは、平行で一様な干渉縞
からなるホログラム又は回折格子とそれに重畳したマイ
クロレンズアレーとからなるものである。以下、簡単に
これらのホログラムカラーフィルターについて説明す
る。
【０００３】図３の断面図を参照にして第１のタイプの
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
いて説明する。同図において、規則的に液晶セル６′
（画素）に区切られた液晶表示素子６のバックライト３
入射側にこのホログラムカラーフィルターを構成するホ
ログラムアレー５が離間して配置される。液晶表示素子
６背面には、各液晶セル６′の間に設けられたブラック
・マトリックス４が配置される。以上の他、図示しない
偏光板が液晶表示素子６の両側に配置される。なお、ブ
ラック・マトリックス４の間には、従来のカラー液晶表
示装置と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の
光を通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置
するようにしてもよい。
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
いて説明する。同図において、規則的に液晶セル６′
（画素）に区切られた液晶表示素子６のバックライト３
入射側にこのホログラムカラーフィルターを構成するホ
ログラムアレー５が離間して配置される。液晶表示素子
６背面には、各液晶セル６′の間に設けられたブラック
・マトリックス４が配置される。以上の他、図示しない
偏光板が液晶表示素子６の両側に配置される。なお、ブ
ラック・マトリックス４の間には、従来のカラー液晶表
示装置と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の
光を通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置
するようにしてもよい。
【０００４】ホログラムアレー５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中
の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応す
る３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集
光するようにフレネルゾーンプレート状に形成されてい
るものである。そして、微小ホログラム５′は、回折効
率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、
位相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここ
で、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないと
は、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを
回折し、他の波長は回折しないタイプのものではなく、
１つの回折格子で何れの波長も回折するものを意味し、
この回折効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に
応じて異なる回折角で回折する。
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中
の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応す
る３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集
光するようにフレネルゾーンプレート状に形成されてい
るものである。そして、微小ホログラム５′は、回折効
率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、
位相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここ
で、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないと
は、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを
回折し、他の波長は回折しないタイプのものではなく、
１つの回折格子で何れの波長も回折するものを意味し、
この回折効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に
応じて異なる回折角で回折する。
【０００５】このような構成であるので、ホログラムア
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム５′による
回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラム
アレー５面に略平行な方向に分散される。その中の、赤
の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成
分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を
表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよう
に、ホログラムアレー５を構成配置することにより、そ
れぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど
減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する位置の
液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことができ
る。
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム５′による
回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラム
アレー５面に略平行な方向に分散される。その中の、赤
の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成
分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を
表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよう
に、ホログラムアレー５を構成配置することにより、そ
れぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど
減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する位置の
液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことができ
る。
【０００６】このように、ホログラムアレー５をカラー
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′へ入射させることができるため、その利
用効率を大幅に向上させることができる。
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′へ入射させることができるため、その利
用効率を大幅に向上させることができる。
【０００７】図４の断面図を参照にして第２のタイプの
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
いて説明する。同図において、第２のタイプのホログラ
ムカラーフィルター１０は、ホログラム７と集光性マイ
クロレンズアレー８とからなり、マイクロレンズアレー
８を構成するマイクロレンズ８′は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置されている。また、ホログラム７は、回折格子の作用
をする平行で一様な干渉縞からなり、回折効率の波長依
存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振
幅型等の透過型ホログラムからなる。液晶表示素子６背
面には、各液晶セル６′の間に設けられたブラック・マ
トリックス４が配置される。以上の他、図示しない偏光
板が液晶表示素子６の両側に配置される。なお、ブラッ
ク・マトリックス４の間には、従来のカラー液晶表示装
置と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の光を
通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置する
ようにしてもよい。
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
いて説明する。同図において、第２のタイプのホログラ
ムカラーフィルター１０は、ホログラム７と集光性マイ
クロレンズアレー８とからなり、マイクロレンズアレー
８を構成するマイクロレンズ８′は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置されている。また、ホログラム７は、回折格子の作用
をする平行で一様な干渉縞からなり、回折効率の波長依
存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振
幅型等の透過型ホログラムからなる。液晶表示素子６背
面には、各液晶セル６′の間に設けられたブラック・マ
トリックス４が配置される。以上の他、図示しない偏光
板が液晶表示素子６の両側に配置される。なお、ブラッ
ク・マトリックス４の間には、従来のカラー液晶表示装
置と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の光を
通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置する
ようにしてもよい。
【０００８】このような構成であるので、ホログラム７
の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対して角
度θをなしてバックライト３を入射させると、波長に依
存して異なる角度で回折され、ホログラム７の射出側に
分散される。ホログラム７の入射側又は出射側に配置さ
れたマイクロレンズ８′により、この分散された光は、
その焦点面に波長毎に分離されて集光する。その中の、
赤の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の
成分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青
を表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよ
うに、カラーフィルター１０を構成配置することによ
り、それぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほ
とんど減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する
位置の液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことが
できる。
の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対して角
度θをなしてバックライト３を入射させると、波長に依
存して異なる角度で回折され、ホログラム７の射出側に
分散される。ホログラム７の入射側又は出射側に配置さ
れたマイクロレンズ８′により、この分散された光は、
その焦点面に波長毎に分離されて集光する。その中の、
赤の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の
成分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青
を表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよ
うに、カラーフィルター１０を構成配置することによ
り、それぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほ
とんど減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する
位置の液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことが
できる。
【０００９】このような配置において、ホログラム７と
して、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の波
長依存性が少ない透過型ホログラムを用いることができ
るため、ホログラム７をマイクロレンズアレー８の各マ
イクロレンズ８′と位置合わせする必要がない点、及
び、マイクロレンズアレー８のピッチが各液晶セル６′
各々に対応して１個のマイクロレンズを配置する従来の
場合の３倍になり、作りやすくかつ整列しやすい点に特
長がある。
して、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の波
長依存性が少ない透過型ホログラムを用いることができ
るため、ホログラム７をマイクロレンズアレー８の各マ
イクロレンズ８′と位置合わせする必要がない点、及
び、マイクロレンズアレー８のピッチが各液晶セル６′
各々に対応して１個のマイクロレンズを配置する従来の
場合の３倍になり、作りやすくかつ整列しやすい点に特
長がある。
【００１０】なお、図４の変形として、図５に示すよう
に、マイクロレンズアレー８及び液晶表示素子６の配置
を図４の通りとし、回折格子の作用をする平行で一様な
干渉縞からなるホログラム７をマイクロレンズアレー８
から分離してバックライト３中にその進行方向に対して
略垂直になるように配置しても、同様にバックライトの
各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セル６′へ入射さ
せることができ、その利用効率を大幅に向上させたカラ
ーフィルターを実現することができる。
に、マイクロレンズアレー８及び液晶表示素子６の配置
を図４の通りとし、回折格子の作用をする平行で一様な
干渉縞からなるホログラム７をマイクロレンズアレー８
から分離してバックライト３中にその進行方向に対して
略垂直になるように配置しても、同様にバックライトの
各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セル６′へ入射さ
せることができ、その利用効率を大幅に向上させたカラ
ーフィルターを実現することができる。
【００１１】ところで、図３〜図５におけるホログラム
５、７の製造は、例えばマイクロレンズアレーから出た
多点発散光と平行光のフォトポリマー等の感光材料への
二光束干渉記録によったり（特願平５−２２５６１３
号）、ホログラム干渉縞を計算機によって計算し、例え
ば電子線レジストを塗布したガラス基板へ電子ビームに
よってその干渉縞を描画し、現像して、レリーフ型の計
算機ホログラム（ＣＧＨ）を作製し、そのＣＧＨを用い
てフォトポリマー等の感光材料へホログラム複製を行う
ことによったり（特願平５−１４５７２号）している。
５、７の製造は、例えばマイクロレンズアレーから出た
多点発散光と平行光のフォトポリマー等の感光材料への
二光束干渉記録によったり（特願平５−２２５６１３
号）、ホログラム干渉縞を計算機によって計算し、例え
ば電子線レジストを塗布したガラス基板へ電子ビームに
よってその干渉縞を描画し、現像して、レリーフ型の計
算機ホログラム（ＣＧＨ）を作製し、そのＣＧＨを用い
てフォトポリマー等の感光材料へホログラム複製を行う
ことによったり（特願平５−１４５７２号）している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなホログラムをＣＧＨを用いたホログラム複製によっ
て作製する場合、ＣＧＨから回折される０次回折光、１
次回折光以外の高次回折光が発生するため、不要干渉縞
も同時に記録されるため、回折効率の低下を引き起こ
す。また、フォトポリマー等を用いたホログラム作製に
おいては、屈折率差が余り取れないため、回折効率の波
長依存性が生じてしまう。
うなホログラムをＣＧＨを用いたホログラム複製によっ
て作製する場合、ＣＧＨから回折される０次回折光、１
次回折光以外の高次回折光が発生するため、不要干渉縞
も同時に記録されるため、回折効率の低下を引き起こ
す。また、フォトポリマー等を用いたホログラム作製に
おいては、屈折率差が余り取れないため、回折効率の波
長依存性が生じてしまう。
【００１３】本発明はこのようなホログラムカラーフィ
ルター等の従来のホログラフィック光学素子の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、回折効率の波
長依存性がなく、高次回折光が発生しないホログラフィ
ック光学素子とその作製方法を提供することである。
ルター等の従来のホログラフィック光学素子の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、回折効率の波
長依存性がなく、高次回折光が発生しないホログラフィ
ック光学素子とその作製方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラフィック光学素子は、干渉縞に対応する複
数の溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に
設けてなることを特徴とするものである。
明のホログラフィック光学素子は、干渉縞に対応する複
数の溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に
設けてなることを特徴とするものである。
【００１５】このようなホログラフィック光学素子は、
要素集光性ホログラムのアレーからなり、その各要素集
光性ホログラムが、ホログラム記録面の法線に対して所
定の角度をなして入射する白色光をホログラム記録面に
略沿う方向に波長分散させて分光するホログラムカラー
フィルターのホログラム、あるいは、平行で一様な干渉
縞からなるホログラム又は回折格子とその入射側あるい
は射出側に配置された要素集光性レンズのアレーとから
なり、その要素集光性レンズ各々が前記ホログラム又は
回折格子と協働して、ホログラム又は回折格子の記録面
に所定の角度で入射する白色光を要素集光性レンズのア
レーの面に略沿う方向に波長分散させて分光するホログ
ラムカラーフィルターのホログラム又は回折格子に用い
ることができる。
要素集光性ホログラムのアレーからなり、その各要素集
光性ホログラムが、ホログラム記録面の法線に対して所
定の角度をなして入射する白色光をホログラム記録面に
略沿う方向に波長分散させて分光するホログラムカラー
フィルターのホログラム、あるいは、平行で一様な干渉
縞からなるホログラム又は回折格子とその入射側あるい
は射出側に配置された要素集光性レンズのアレーとから
なり、その要素集光性レンズ各々が前記ホログラム又は
回折格子と協働して、ホログラム又は回折格子の記録面
に所定の角度で入射する白色光を要素集光性レンズのア
レーの面に略沿う方向に波長分散させて分光するホログ
ラムカラーフィルターのホログラム又は回折格子に用い
ることができる。
【００１６】また、本発明のホログラフィック光学素子
の作製方法は、干渉縞に対応する開口を有するマスクを
透明基板表面に配置し、そのマスクを通して前記基板面
に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に所定の深さ異方
性エッチングすることにより、干渉縞に対応する複数の
溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に設け
てなるホログラフィック光学素子を作製することを特徴
とする方法である。
の作製方法は、干渉縞に対応する開口を有するマスクを
透明基板表面に配置し、そのマスクを通して前記基板面
に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に所定の深さ異方
性エッチングすることにより、干渉縞に対応する複数の
溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に設け
てなるホログラフィック光学素子を作製することを特徴
とする方法である。
【００１７】この場合、上記のマスクはレジストパター
ン、クロムパターンを含むパターン等から構成すること
ができる。
ン、クロムパターンを含むパターン等から構成すること
ができる。
【００１８】本発明においては、ホログラフィック光学
素子を干渉縞に対応する複数の溝を基板面に対して垂直
でなく斜めに傾いた方向に設けてなるものとするので、
ＣＧＨの場合のように、０次回折光、１次回折光以外の
高次回折光がほとんど発生せず、しかも、回折効率の波
長依存性がほとんどないものとなる。
素子を干渉縞に対応する複数の溝を基板面に対して垂直
でなく斜めに傾いた方向に設けてなるものとするので、
ＣＧＨの場合のように、０次回折光、１次回折光以外の
高次回折光がほとんど発生せず、しかも、回折効率の波
長依存性がほとんどないものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明のホログラフィック
光学素子とその作製方法の実施例について説明する。本
発明の基本原理は、ホログラフィック光学素子の干渉縞
に対応する溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた
方向に設けるものである。
光学素子とその作製方法の実施例について説明する。本
発明の基本原理は、ホログラフィック光学素子の干渉縞
に対応する溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた
方向に設けるものである。
【００２０】図１にその１つの例として、図４のホログ
ラムカラーフィルター１０に用いる平行で一様な干渉縞
からなるホログラフィック光学素子７の断面図を示す。
図４のホログラムカラーフィルター１０として、バック
ライト３の入射角θが４０°、１個のマイクロレンズの
寸法（繰り返し周期）が３００μｍ、その焦点距離が
１．１ｍｍの場合に、ホログラム７の干渉縞のピッチ
は、ホログラム記録感材の屈折率を石英ガラスの屈折率
に換算して、０．８５μｍであり、そのホログラム面に
対する傾き角は１３．１°となる。そこで、図１の場
合、このホログラム７の干渉縞に相当する繰り返し溝１
２を石英ガラス１１の表面に形成して、ホログラムカラ
ーフィルター１０用のホログラム７として用いる。この
例の場合、溝１２の繰り返しピッチＰ＝０．８５μｍ
で、各溝１２は石英ガラス１１の表面に対して傾き角φ
＝１３．１°で斜めに傾いており、溝１２の深さｄ＝
１．０μｍで形成する。
ラムカラーフィルター１０に用いる平行で一様な干渉縞
からなるホログラフィック光学素子７の断面図を示す。
図４のホログラムカラーフィルター１０として、バック
ライト３の入射角θが４０°、１個のマイクロレンズの
寸法（繰り返し周期）が３００μｍ、その焦点距離が
１．１ｍｍの場合に、ホログラム７の干渉縞のピッチ
は、ホログラム記録感材の屈折率を石英ガラスの屈折率
に換算して、０．８５μｍであり、そのホログラム面に
対する傾き角は１３．１°となる。そこで、図１の場
合、このホログラム７の干渉縞に相当する繰り返し溝１
２を石英ガラス１１の表面に形成して、ホログラムカラ
ーフィルター１０用のホログラム７として用いる。この
例の場合、溝１２の繰り返しピッチＰ＝０．８５μｍ
で、各溝１２は石英ガラス１１の表面に対して傾き角φ
＝１３．１°で斜めに傾いており、溝１２の深さｄ＝
１．０μｍで形成する。
【００２１】このようなホログラム７を図４のホログラ
ムカラーフィルター１０として用いると、ＣＧＨの場合
のように、０次回折光、１次回折光以外の高次回折光が
ほとんど発生せず、しかも、回折効率の波長依存性がほ
とんどない。その理由は、簡単に、干渉縞の傾き（溝１
２の傾き）により回折次数が制限され、かつ、ホログラ
ムの干渉縞の屈折率変調である干渉縞の部分（溝１２の
部分）と干渉縞の間の部分（溝１２間に挟まれるガラス
部）の間の屈折率差が大きいためにホログラムの厚さ
（溝１２の深さｄ）を薄くでき、回折効率の波長依存性
が小さくなるためである。
ムカラーフィルター１０として用いると、ＣＧＨの場合
のように、０次回折光、１次回折光以外の高次回折光が
ほとんど発生せず、しかも、回折効率の波長依存性がほ
とんどない。その理由は、簡単に、干渉縞の傾き（溝１
２の傾き）により回折次数が制限され、かつ、ホログラ
ムの干渉縞の屈折率変調である干渉縞の部分（溝１２の
部分）と干渉縞の間の部分（溝１２間に挟まれるガラス
部）の間の屈折率差が大きいためにホログラムの厚さ
（溝１２の深さｄ）を薄くでき、回折効率の波長依存性
が小さくなるためである。
【００２２】なお、図１は、図４のホログラムカラーフ
ィルター１０に用いる平行で一様な干渉縞からなるホロ
グラフィック光学素子の例であったが、図３のような発
散光あるいは収束光による軸外れホログラム５の場合に
は、位置によって溝１２の傾き角は調節しなければなら
ないが、これらを中心の溝１２の傾き角と同じに近似し
て作製することもできる。
ィルター１０に用いる平行で一様な干渉縞からなるホロ
グラフィック光学素子の例であったが、図３のような発
散光あるいは収束光による軸外れホログラム５の場合に
は、位置によって溝１２の傾き角は調節しなければなら
ないが、これらを中心の溝１２の傾き角と同じに近似し
て作製することもできる。
【００２３】さて、以上のような干渉縞に相当する溝が
基板面に対して斜めに傾いているホログラフィック光学
素子を作製するには、リアクティブイオンエッチングの
ような異方性ドライエッチングを利用すればよい。その
１例の工程図を図２に示す。まず、図２（ａ）に示すよ
うに、光学研磨された石英ガラスのような透明基板１１
を用意し、その表面上に電離放射線レジスト層１３をコ
ーティングし、電子線描画装置等の電離放射線１４によ
る露光装置で所定のホログラムの干渉縞に相当するパタ
ーンをそのレジスト層１３に描画する。その後、この描
画されたレジスト層１３を現像して、図２（ｂ）に示す
ようなレジストパターン１５を透明基板１１表面に形成
する。
基板面に対して斜めに傾いているホログラフィック光学
素子を作製するには、リアクティブイオンエッチングの
ような異方性ドライエッチングを利用すればよい。その
１例の工程図を図２に示す。まず、図２（ａ）に示すよ
うに、光学研磨された石英ガラスのような透明基板１１
を用意し、その表面上に電離放射線レジスト層１３をコ
ーティングし、電子線描画装置等の電離放射線１４によ
る露光装置で所定のホログラムの干渉縞に相当するパタ
ーンをそのレジスト層１３に描画する。その後、この描
画されたレジスト層１３を現像して、図２（ｂ）に示す
ようなレジストパターン１５を透明基板１１表面に形成
する。
【００２４】次に、図２（ｃ）に示すように、溝１２の
傾き角φと同じ角度傾いた台１６上にこのレジストパタ
ーン１５が形成された透明基板１１を載せ、ＲＩＥドラ
イエッチング装置によりＣＦ4 とＯ2 の混合ガスからな
るプラズマ１７により上方から異方性エッチングを行
う。エッチング時間を精密に制御することにより、エッ
チングの深さｄ（図１）を所定の値に制御する。なお、
図２（ａ）に破線１８で示すようなエッチングストッパ
ー層１８を予め透明基板１１中に設けておいて、エッチ
ングの深さｄを所定の値になるようにしてもよいし、両
者を併用してもよい。
傾き角φと同じ角度傾いた台１６上にこのレジストパタ
ーン１５が形成された透明基板１１を載せ、ＲＩＥドラ
イエッチング装置によりＣＦ4 とＯ2 の混合ガスからな
るプラズマ１７により上方から異方性エッチングを行
う。エッチング時間を精密に制御することにより、エッ
チングの深さｄ（図１）を所定の値に制御する。なお、
図２（ａ）に破線１８で示すようなエッチングストッパ
ー層１８を予め透明基板１１中に設けておいて、エッチ
ングの深さｄを所定の値になるようにしてもよいし、両
者を併用してもよい。
【００２５】このようなプラズマ１７による異方性エッ
チングにより、図２（ｄ）に示すような斜めに傾いた繰
り返し溝１２が所定の深さで透明基板１１表面に形成さ
れる。最後に、レジストパターン１５を灰化除去等によ
り除去することにより、図１のようなホログラフィック
光学素子が完成する。
チングにより、図２（ｄ）に示すような斜めに傾いた繰
り返し溝１２が所定の深さで透明基板１１表面に形成さ
れる。最後に、レジストパターン１５を灰化除去等によ
り除去することにより、図１のようなホログラフィック
光学素子が完成する。
【００２６】なお、以上において、異方性ドライエッチ
ングのためのマスクは、フォトリソグラフィックに形成
されたレジストパターン１５を用いたが、透明基板１１
の表面上にまずクロム層を設け、その上に電離放射線レ
ジスト層１３をコーティングし、最初にそのレジスト層
を所定のホログラムの干渉縞に相当するようにパターニ
ングし、そのレジストパターン１５の開口から露出した
クロム層をＣＨ2 Ｃｌ2 とＯ2 の混合ガス等からなるエ
ッチングガスによりエッチングし、このレジストパター
ン１５とその下層のクロムパターンとからなるマスク、
あるいは、レジストパターン１５を除去したクロムパタ
ーンのみからなるマスクを用いて透明基板１１を異方性
エッチングして、同様の斜めに傾いた繰り返し溝１２を
形成するようにしてもよい、さらに、その異方性エッチ
ングのためのマスクとして、機械的に所定パターンの開
口が形成されたマスクを用いることも可能である。ま
た、異方性ドライエッチングは、リアクティブイオンエ
ッチングに限らず、スパッターエッチング等の他の異方
性ドライエッチングでももちろんよい。
ングのためのマスクは、フォトリソグラフィックに形成
されたレジストパターン１５を用いたが、透明基板１１
の表面上にまずクロム層を設け、その上に電離放射線レ
ジスト層１３をコーティングし、最初にそのレジスト層
を所定のホログラムの干渉縞に相当するようにパターニ
ングし、そのレジストパターン１５の開口から露出した
クロム層をＣＨ2 Ｃｌ2 とＯ2 の混合ガス等からなるエ
ッチングガスによりエッチングし、このレジストパター
ン１５とその下層のクロムパターンとからなるマスク、
あるいは、レジストパターン１５を除去したクロムパタ
ーンのみからなるマスクを用いて透明基板１１を異方性
エッチングして、同様の斜めに傾いた繰り返し溝１２を
形成するようにしてもよい、さらに、その異方性エッチ
ングのためのマスクとして、機械的に所定パターンの開
口が形成されたマスクを用いることも可能である。ま
た、異方性ドライエッチングは、リアクティブイオンエ
ッチングに限らず、スパッターエッチング等の他の異方
性ドライエッチングでももちろんよい。
【００２７】以上、本発明のホログラフィック光学素子
及びその作製方法を実施例に基づいて説明してきたが、
本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能で
ある。また、本発明のホログラフィック光学素子は、ホ
ログラムカラーフィルターに限らず、その他のホログラ
フィック光学素子、回折格子に適用することができる。
及びその作製方法を実施例に基づいて説明してきたが、
本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能で
ある。また、本発明のホログラフィック光学素子は、ホ
ログラムカラーフィルターに限らず、その他のホログラ
フィック光学素子、回折格子に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラフィック光学素子及びその作製方法による
と、ホログラフィック光学素子を干渉縞に対応する複数
の溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に設
けてなるものとするので、ＣＧＨの場合のように、０次
回折光、１次回折光以外の高次回折光がほとんど発生せ
ず、しかも、回折効率の波長依存性がほとんどないもの
となる。
のホログラフィック光学素子及びその作製方法による
と、ホログラフィック光学素子を干渉縞に対応する複数
の溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に設
けてなるものとするので、ＣＧＨの場合のように、０次
回折光、１次回折光以外の高次回折光がほとんど発生せ
ず、しかも、回折効率の波長依存性がほとんどないもの
となる。
【図１】本発明の１実施例のホログラフィック光学素子
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明のホログラフィック光学素子の作製方法
の１例を示す工程図である。
の１例を示す工程図である。
【図３】従来の第１のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。
【図４】従来の第２のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。
【図５】図４の変形例を示す液晶表示装置の断面図であ
る。
る。
３…バックライト ４…ブラック・マトリックス ５…ホログラムアレー（ホログラムカラーフィルター、
ホログラフィック光学素子） ５′…微小ホログラム ６…液晶表示素子 ６′…液晶セル（画素） ７…ホログラム（ホログラフィック光学素子） ８…集光性マイクロレンズアレー ８′…マイクロレンズ １０…ホログラムカラーフィルター １１…石英ガラス（透明基板） １２…繰り返し溝 １３…電離放射線レジスト層 １４…電離放射線 １５…レジストパターン １６…台 １７…プラズマ １８…エッチングストッパー層
ホログラフィック光学素子） ５′…微小ホログラム ６…液晶表示素子 ６′…液晶セル（画素） ７…ホログラム（ホログラフィック光学素子） ８…集光性マイクロレンズアレー ８′…マイクロレンズ １０…ホログラムカラーフィルター １１…石英ガラス（透明基板） １２…繰り返し溝 １３…電離放射線レジスト層 １４…電離放射線 １５…レジストパターン １６…台 １７…プラズマ １８…エッチングストッパー層
Claims (6)
- 【請求項１】 干渉縞に対応する複数の溝を基板面に対
して垂直でなく斜めに傾いた方向に設けてなることを特
徴とするホログラフィック光学素子。 - 【請求項２】 要素集光性ホログラムのアレーからな
り、その各要素集光性ホログラムが、ホログラム記録面
の法線に対して所定の角度をなして入射する白色光をホ
ログラム記録面に略沿う方向に波長分散させて分光する
ホログラムカラーフィルターの前記ホログラムに用いら
れることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック
光学素子。 - 【請求項３】 平行で一様な干渉縞からなるホログラム
又は回折格子とその入射側あるいは射出側に配置された
要素集光性レンズのアレーとからなり、その要素集光性
レンズ各々が前記ホログラム又は回折格子と協働して、
ホログラム又は回折格子の記録面に所定の角度で入射す
る白色光を要素集光性レンズのアレーの面に略沿う方向
に波長分散させて分光するホログラムカラーフィルター
の前記ホログラム又は回折格子に用いられることを特徴
とする請求項１記載のホログラフィック光学素子。 - 【請求項４】 干渉縞に対応する開口を有するマスクを
透明基板表面に配置し、そのマスクを通して前記基板面
に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に所定の深さ異方
性エッチングすることにより、干渉縞に対応する複数の
溝を基板面に対して垂直でなく斜めに傾いた方向に設け
てなるホログラフィック光学素子を作製することを特徴
とするホログラフィック光学素子の作製方法。 - 【請求項５】 前記のマスクがレジストパターンからな
ることを特徴とする請求項４記載のホログラフィック光
学素子の作製方法。 - 【請求項６】 前記のマスクがクロムパターンを含むパ
ターンからなることを特徴とする請求項４記載のホログ
ラフィック光学素子の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24775796A JPH1096807A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ホログラフィック光学素子及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24775796A JPH1096807A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ホログラフィック光学素子及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096807A true JPH1096807A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17168218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24775796A Pending JPH1096807A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ホログラフィック光学素子及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1096807A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007057500A1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-24 | Nanocomp Oy Ltd | Method of producing a diffraction grating element |
| WO2008056577A1 (fr) | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Film de carbone hydrogéné contenant si-o, dispositif optique incluant celui-ci, et procédé de fabrication du film hydrogéné contenant si-o et du dispositif optique |
| CN100410700C (zh) * | 2004-03-17 | 2008-08-13 | 住友电气工业株式会社 | 全息滤色片及其制造方法以及包含该滤色片的彩色液晶显示装置 |
| US7511784B2 (en) | 2004-03-17 | 2009-03-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hologram color filter, method for fabricating the same, and color liquid crystal display comprising it |
| EP2118693A1 (en) * | 2007-02-23 | 2009-11-18 | Nanocomp Ltd. | A method for designing a diffraction grating structure and a diffraction grating structure |
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| JP2013528454A (ja) * | 2010-06-17 | 2013-07-11 | カールスルーアー・インスティトゥート・フュア・テヒノロギー | 傾斜された位相格子構造 |
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| WO2023133063A1 (en) * | 2022-01-10 | 2023-07-13 | Applied Materials, Inc. | Self-aligned formation of angled optical device structures |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP24775796A patent/JPH1096807A/ja active Pending
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