JP2009031537A - 光学素子およびその製造方法、液晶装置、ならびに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の保護層を形成する工程において、保護層の材料が隣り合う突起体同士の間に流入しないようにすることで、突起体同士の間に確実に空洞部を形成し、優れた光学特性と耐久性とを有する光学素子を提供すること。
【解決手段】光学素子２０は、偏光分離機能を備えた光学素子であって、下地２１上に配置された導体からなる複数の互いにほぼ平行な直線状の突起体２２と、複数の突起体２２の上部を覆うとともに隣り合う突起体２２同士の間に空洞部２６が形成されるように配置された保護層２４と、を備え、突起体２２の幅が、突起体２２の高さの１／２の位置よりも保護層２４側で最大となっていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学素子およびその製造方法、液晶装置、ならびに電子機器に関する。

偏光分離機能を備えた光学素子の１つとして、ワイヤグリッド偏光素子が知られている。ワイヤグリッド偏光素子は、光の波長よりも短いピッチで並べられた多数の微細な導体からなる直線状の突起体を有する素子であり、入射光のうち突起体に平行な偏光成分を反射し、突起体に対して直交する偏光成分を透過する。ワイヤグリッド偏光素子は周囲の環境に対して敏感な素子であり、その光学特性が、周囲の屈折率の変化により変動することや、周囲の雰囲気に含まれる水分や硫黄等により劣化し易いことが課題であった。

このようなワイヤグリッド偏光素子において、突起体上に別の材料からなる保護層を形成する構成が提案されている（例えば特許文献１）。このような構成によれば、ワイヤグリッド偏光素子が配置される基板と保護層とで突起体を周囲の環境から保護するとともに、突起体同士の間に形成される空洞部により導電ワイヤの周囲の屈折率を所定に保つことができる。

特開２００７−１７７６２号公報

しかしながら、突起体上に保護層の材料を塗布して製膜する工程において、保護層の材料が突起体同士の間に流入した場合、流入した材料によって空洞部となるスペースが埋まるため、ワイヤグリッド偏光素子の光学特性が低下する。保護層の材料が突起体同士の間に流入しないようにするには、保護層を成膜する際の方向等の条件が制約されるという課題がある。

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］本適用例に係る光学素子は、偏光分離機能を備えた光学素子であって、下地上に配置された導体からなる複数の互いにほぼ平行な直線状の突起体と、前記複数の突起体の上部を覆うとともに隣り合う前記突起体同士の間に空洞部が形成されるように配置された保護層と、を備え、前記突起体の幅が、前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記保護層側で最大となっていることを特徴とする。

この構成によれば、突起体の幅が突起体の高さの１／２の位置よりも保護層側で最大となっているので、保護層に接する突起体上部の表面積は大きくなっている。このため、突起体上部を覆う保護層を形成する際、保護層の材料が広い表面積で支持されるので、保護層の材料が隣り合う突起体同士の間に入り込むのを抑制できる。これにより、突起体同士の間に確実に空洞部を形成できるので、優れた光学特性と耐久性とを有する光学素子を提供できる。

［適用例２］上記適用例に係る光学素子であって、前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記下地側において、前記突起体の幅が、前記下地に近いほど小さくなっていてもよい。

この構成によれば、突起体の高さの１／２の位置よりも下地側において、突起体の幅が下地に近いほど小さくなっているので、隣り合う突起体同士の間隔は下地に近いほど大きくなる。これにより、隣り合う突起体同士の間の下地側のスペースが大きくなるので、空洞部のスペースを確保できる。

［適用例３］上記適用例に係る光学素子であって、前記突起体の幅の最大値が、前記複数の突起体のピッチの１／２よりも大きくてもよい。

この構成によれば、突起体の保護層側の幅の最大値が複数の突起体のピッチの１／２よりも大きいので、保護層側では隣り合う突起体同士の間隔は突起体の幅よりも小さい。これにより、保護層に接する突起体上部の表面積が大きく、かつ、保護層側における隣り合う突起体同士の間隔が小さいので、保護層の材料が隣り合う突起体同士の間に入り込むのをより抑制できる。

［適用例４］上記適用例に係る光学素子であって、前記突起体の幅の最小値が、前記複数の突起体のピッチの１／２よりも小さくてもよい。

この構成によれば、突起体の下地側の幅の最小値が複数の突起体のピッチの１／２よりも小さいので、下地近傍では隣り合う突起体同士の間隔は突起体の幅よりも大きい。これにより、保護層側における隣り合う突起体同士の間隔が小さくても、下地側における隣り合う突起体同士の間のスペースを大きくできる。

［適用例５］上記適用例に係る光学素子であって、前記保護層は、透明な樹脂材料からなっていてもよい。

この構成によれば、透明な樹脂材料を突起体の上部に配置することで、容易に保護層を形成できる。

［適用例６］上記適用例に係る光学素子であって、前記保護層は、透明な無機材料からなっていてもよい。

この構成によれば、保護層は無機材料からなるので、有機溶媒に溶解しない。これにより、突起体を周囲の環境から保護する保護層の耐性が向上するので、光学素子の耐久性を向上できる。

［適用例７］上記適用例に係る光学素子であって、前記保護層は、透明な基板と前記基板の前記突起体側の面に配置された粘着層とを有していてもよい。

この構成によれば、保護層が基板を含んでいるので、保護層の平坦性が向上する。これにより、突起体同士の間により確実に空洞部を形成できる。

［適用例８］本適用例に係る光学素子の製造方法は、偏光分離機能を備えた光学素子の製造方法であって、下地上に導体からなる複数の互いにほぼ平行な直線状の突起体を形成する工程と、前記複数の突起体の上部を覆い、隣り合う前記突起体同士の間に空洞部が形成されるように保護層を形成する工程と、を含み、前記突起体の幅が前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記保護層側で最大となるように、前記複数の突起体を形成することを特徴とする。

この構成によれば、突起体の幅が突起体の高さの１／２の位置よりも保護層側で最大となるので、保護層に接する突起体上部の表面積を大きくできる。このため、突起体上に保護層を形成する際、保護層の材料が広い表面積で支持されるので、保護層の材料が隣り合う突起体同士の間に入り込むのを抑制できる。これにより、突起体同士の間に確実に空洞部を形成できるので、優れた光学特性と耐久性とを有する光学素子を、簡易な工程により、高い歩留りで製造できる。

［適用例９］上記適用例に係る光学素子の製造方法であって、前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記下地側において、前記突起体の幅が前記下地に近いほど小さくなるように、前記複数の突起体を形成してもよい。

この構成によれば、突起体の高さの１／２の位置よりも下地側において、突起体の幅が下地に近いほど小さくなるので、隣り合う突起体同士の間隔は下地に近いほど大きくなる。これにより、隣り合う突起体同士の間の下地側のスペースが大きくなるので、空洞部のスペースを確保できる。

［適用例１０］上記適用例に係る光学素子の製造方法であって、前記突起体の幅の最大値が前記複数の突起体のピッチの１／２よりも大きくなるように、前記複数の突起体を形成してもよい。

この構成によれば、突起体の保護層側の幅の最大値が複数の突起体のピッチの１／２よりも大きくなるので、保護層側では隣り合う突起体同士の間隔は突起体の幅よりも小さくなる。これにより、保護層に接する突起体上部の表面積を大きくでき、かつ、保護層側における隣り合う突起体同士の間隔を小さくできるので、保護層の材料が隣り合う突起体同士の間に入り込むのをより抑制できる。

［適用例１１］上記適用例に係る光学素子の製造方法であって、前記突起体の幅の最小値が前記複数の突起体のピッチの１／２よりも小さくなるように、前記複数の突起体を形成してもよい。

この構成によれば、突起体の下地側の幅の最小値が複数の突起体のピッチの１／２よりも小さくなるので、下地近傍では隣り合う突起体同士の間隔は突起体の幅よりも大きくなる。これにより、保護層側における隣り合う突起体同士の間隔を小さくしても、下地側における隣り合う突起体同士の間のスペースを大きくできる。

［適用例１２］上記適用例に係る光学素子の製造方法であって、前記保護層を、透明な樹脂材料で形成してもよい。

この構成によれば、突起体上に透明な樹脂材料を配置することで、容易に保護層を形成できる。

［適用例１３］上記適用例に係る光学素子の製造方法であって、前記保護層を、透明な無機材料で形成してもよい。

この構成によれば、保護層を無機材料で形成するので、有機溶媒に溶解しない保護層を形成できる。突起体を周囲の環境から保護する保護層の耐性が向上するので、光学素子の耐久性を向上できる。

［適用例１４］上記適用例に係る光学素子の製造方法であって、前記保護層を、透明な基板と前記基板の前記突起体側の面に配置された粘着層とを含んで形成してもよい。

この構成によれば、形成される保護層が基板を含んでいるので、保護層の平坦性が向上する。これにより、突起体同士の間により確実に空洞部を形成できる。また、粘着層により保護層を突起体に固着するので、光学素子をより容易に製造できる。

［適用例１５］本適用例に係る液晶装置は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶装置であって、上記記載の光学素子を、前記第１の基板上の前記液晶層側に備えたことを特徴とする。

この構成によれば、光反射機能と偏光分離機能とを併せ持ち優れた光学特性を有する光学素子を液晶セル内に備えているので、薄型で優れた表示品質を有する液晶装置を提供できる。

［適用例１６］上記適用例に係る液晶装置であって、複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに設けられた透過表示領域と反射表示領域と、を有しており、前記光学素子は、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、複数の画素のそれぞれに設けられた反射表示領域に対応して、光反射機能と偏光分離機能とを併せ持ち優れた光学特性を有する光学素子が配置されるので、薄型で優れた表示品質を有する半透過反射型の液晶装置を提供できる。

［適用例１７］本適用例に係る電子機器は、上記記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、薄型で優れた表示品質を有する電子機器を提供できる。

以下に、本実施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）
＜光学素子＞
まず、第１の実施形態に係る光学素子の構成について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る光学素子を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る光学素子２０は、複数の突起体２２と、保護層２４と、を備えたワイヤグリッド偏光素子である。光学素子２０は、下地２１上に配置されている。下地２１は、例えば基板であるが、基板を覆う表面層であってもよい。複数の突起体２２のそれぞれは、直線状の形状を有しており、下地２１上に、互いにほぼ平行に配置されている。突起体２２は、光反射性の高い導体からなり、例えばアルミニウムからなる。突起体２２の材料は、ＡＰＣ（銀−パラジウム−銅の合金）であってもよい。

図２に示すように、複数の突起体２２は所定のピッチＰで配置されている。ピッチＰは、入射する光の波長よりも小さく設定されており、例えば１４０ｎｍである。突起体２２は、保護層２４に接する側が丸みを帯びた表面形状を有している。突起体２２の高さは、例えば１００ｎｍである。ここで、突起体２２の高さの１／２の位置を境界として、その境界より保護層２４に近い部分を突起体２２の保護層２４側と呼び、境界より下地２１に近い部分を突起体２２の下地２１側と呼ぶこととする。

突起体２２の幅は、保護層２４側で最大となる高さがあり、下地２１側においては、下地２１に近いほど小さくなっている。突起体２２の幅の最大値Ｗ１は、ピッチＰの１／２よりも大きくなっており、例えば８０〜９０ｎｍである。突起体２２の幅の最小値Ｗ２は、ピッチＰの１／２よりも小さくなっており、例えば４０〜５０ｎｍである。

保護層２４は、複数の突起体２２の上部を覆うように配置されている。保護層２４は、透明な樹脂材料からなる。透明な樹脂材料の一例として、ＪＳＲ株式会社のＮＮ５２５Ｅを用いることができる。また、透明であり粘度の高い樹脂材料の一例として、ＪＳＲ株式会社のＰＣ４０３を用いることができる。後述するが、突起体２２上に保護層２４を形成する際、保護層２４の材料が隣り合う突起体２２同士の間に入り込むのを抑制する観点からは、保護層２４の材料として粘度の高い樹脂材料を用いることが好ましい。

下地２１上の複数の突起体２２が保護層２４に覆われていることにより、隣り合う突起体２２同士の間に空洞部２６が形成されている。空洞部２６には、気体が封入されている。空洞部２６に封入されている気体は、例えば空気である。空洞部２６に封入されている気体は、アルゴンや窒素等の不活性ガスであってもよい。また、空洞部２６内が真空であってもよい。

光学素子２０は、入射光を偏光状態の異なる反射光と透過光とに分離する機能を備えている。光学素子２０は、入射する光のうち、突起体２２の延在方向に平行な偏光成分を反射し、突起体２２の延在方向に対して直交する偏光成分を透過する。

第１の実施形態に係る光学素子の構成によれば、保護層２４で覆うことにより突起体２２を周囲の環境から保護できる。また、隣り合う突起体２２同士の間に形成される空洞部２６により、突起体２２の周囲の屈折率を所定に保つことができる。したがって、優れた光学特性と耐久性とを有する光学素子２０を提供できる。

＜光学素子の製造方法＞
次に、第１の実施形態に係る光学素子の製造方法について図を参照して説明する。図３は、第１の実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。

まず、図３（ａ）に示すように、下地２１上に、突起体２２の材料を例えばスパッタリング法により配置し、導体材料層２３を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、導体材料層２３上にストライプ状のレジストパターン２５を形成する。レジストパターン２５は、導体材料層２３上にレジスト層を配置し、露光した後現像を行うことにより形成する。

ここで、突起体２２（図３（ｄ）参照）はレジストパターン２５をマスクとして形成されるので、レジストパターン２５のピッチを突起体２２のピッチＰと等しくなるように設定する。言い換えれば、レジストパターン２５のピッチＰが突起体２２のピッチとなる。また、それぞれのレジストパターン２５の幅は、レジストパターン２５のピッチＰの１／２よりも大きくなるように設定する。なお、突起体２２はオーバーエッチングを経て形成されるので、レジストパターン２５の幅を、例えば突起体２２の幅の最大値Ｗ１よりも大きくなるように設定する。

次に、レジストパターン２５をマスクとして、導体材料層２３をエッチングする。これにより、図３（ｃ）に示すように、導体材料層２３のうちレジストパターン２５でマスクされない部分が除去され、下地２１上に複数の互いにほぼ平行な直線状の導体層２２ａが形成される。この状態から、導体層２２ａの幅の最小値がレジストパターン２５のピッチＰの１／２よりも小さくなるように、さらにオーバーエッチングする。このオーバーエッチングにより、導体層２２ａの幅は、レジストパターン２５側で最大となり、下地２１に近いほど小さくなる。また、導体層２２ａのレジストパターン２５に接する側の角部が丸くなる。なお、この工程では、必ずしも図３（ｃ）に示すような形状となる状態を経る必要はなく、最終的に図３（ｄ）に示すような形状となるまでエッチングを継続すればよい。

次にレジストパターン２５を除去することにより、図３（ｄ）に示すように、下地２１上に複数のほぼ平行な直線状の突起体２２が形成される。なお、突起体２２を形成する方法として、上述の方法の他に、二光束干渉露光法を適用してもよい。

次に、図２に示すように、複数の突起体２２の上部を覆うように保護層２４の材料を、例えばスパッタリング法により配置し、保護層２４を形成する。保護層２４に覆われることにより、隣り合う突起体２２同士の間に空洞部２６が形成される。空洞部２６には、この保護層２４を形成する工程での雰囲気が封入される。例えば、この工程を不活性ガスの雰囲気で行えば、空洞部２６には不活性ガスが封入される。

ここで、突起体２２の幅は保護層２４側で最大となるので、保護層２４に接する突起体２２の上部の表面積を大きくできる。このため、突起体２２上に保護層２４の材料を配置する際、保護層２４の材料が広い表面積で支持される。また、突起体２２の幅の最大値Ｗ１はピッチＰの１／２よりも大きいので、保護層２４側では隣り合う突起体２２同士の間隔は突起体２２の幅よりも小さい。これにより、保護層２４に接する突起体２２の上部の表面積を大きくでき、かつ、保護層２４側における隣り合う突起体２２同士の間隔を小さくできるので、保護層２４の材料が隣り合う突起体２２同士の間に入り込むのを抑制できる。したがって、空洞部２６を容易かつ確実に形成できる。また、保護層２４の材料として樹脂材料を突起体２２の上部に塗布する場合、粘度の高い樹脂材料を用いれば、保護層２４の材料が隣り合う突起体２２同士の間に入り込むのを抑制する効果が高められる。

一方、突起体２２の幅は下地２１に近いほど小さくなっているので、隣り合う突起体２２同士の間隔は下地２１に近いほど大きくなる。また、突起体２２の下地２１側の幅の最小値Ｗ２はピッチＰの１／２よりも小さいので、下地２１近傍における隣り合う突起体２２同士の間隔は突起体２２の幅よりも大きい。これにより、保護層２４側における隣り合う突起体２２同士の間隔が小さくても、下地２１側における隣り合う突起体２２同士の間のスペースを大きくできるので、空洞部２６を容易かつ確実に形成できる。

以上の工程により、光学素子２０を製造することができる。第１の実施形態に係る光学素子の製造方法によれば、優れた光学特性と耐久性とを有する光学素子２０を、簡易な工程により、高い歩留りで製造できる。

＜液晶装置＞
次に、第１の実施形態に係る液晶装置の構成について図を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る液晶装置の概略構成を示す断面図である。詳しくは、図５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図５は、第１の実施形態に係る液晶装置の画素領域を示す平面図であり、画素電極と光学素子との位置関係を図示している。

図４に示すように、本実施形態に係る液晶装置１００は、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを有するＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式の半透過反射型の液晶装置である。液晶装置１００は、第１の基板１１と光学素子２０とを含む素子基板１０と、第２の基板３１を含む対向基板３０と、液晶層４０と、を備えている。

素子基板１０は、第１の基板１１と、第１の絶縁層１２と、光学素子２０と、共通電極１４と、第２の絶縁層１５と、画素電極１６と、を備えている。第１の基板１１は、透明な材料からなり、例えばガラスからなる。第１の絶縁層１２は、第１の基板１１の液晶層４０側を覆うように形成されている。この第１の絶縁層１２が、液晶装置１００における光学素子２０の下地である。第１の絶縁層１２の反射表示領域Ｒには、図示しないが、外光を散乱させるための凹凸形状が形成されている。光学素子２０は、第１の絶縁層１２上の反射表示領域Ｒに形成されている。

共通電極１４は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに亘って形成されており、反射表示領域Ｒにおいては光学素子２０上に形成され、透過表示領域Ｔにおいては第１の絶縁層１２上に形成されている。共通電極１４は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。共通電極１４上には、その上面を覆うように第２の絶縁層１５が形成されている。さらに、第２の絶縁層１５上には、複数のスリット状の開口部１６ａを有する画素電極１６が形成されている。画素電極１６は、例えばＩＴＯからなる。

図５に示すように、複数の画素電極１６のそれぞれは、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにまたがって配置されている。複数の画素電極１６は、マトリクス状に配置されている。複数の画素電極１６は、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隣接し、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隣接している。

複数の画素電極１６のそれぞれは、後述するカラーフィルタ層３２（図４参照）のRed，Green，Blueの３色のいずれかに対応している。これらの３色のそれぞれと対応する３つの画素電極１６との組み合わせにより、３色のサブ画素３４Ｒ（Red），３４Ｇ（Green），３４Ｂ（Blue）がそれぞれ構成される。そして、これらのサブ画素３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの３つで一つの画素３５が構成される。したがって、一つの画素３５は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとを有している。

図４に戻って、素子基板１０の液晶層４０とは反対側には、第１の偏光板１８が配置されている。なお、素子基板１０には、図示しないが、液晶層４０を駆動するための素子、配線パターン、接続部等が設けられている。

対向基板３０は、液晶装置１００の観察側に位置している。対向基板３０は、第２の基板３１と、カラーフィルタ層３２と、カラーフィルタ保護層３６と、を備えている。第２の基板３１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３２とカラーフィルタ保護層３６とは、第２の基板３１の液晶層４０側に順に積層されている。カラーフィルタ層３２は、例えば、Red，Green，Blueの３色の色要素を含んでいる。対向基板３０の液晶層４０とは反対側、すなわち観察側には、第２の偏光板３８が配置されている。

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の液晶層４０側には、第２の絶縁層１５と画素電極１６とを覆うように、第１の配向膜４２が形成されている。また、対向基板３０の液晶層４０側には、カラーフィルタ保護層３６を覆うように第２の配向膜４４が形成されている。液晶層４０は、第１の配向膜４２と第２の配向膜４４とに施された配向処理によって配向方向が規制されており、ホモジニアス配向している。また、液晶層４０は、入射される可視光の波長に対して１／２波長分の位相差を付与する。

＜液晶装置の表示原理＞
次に、液晶装置１００の光学的軸配置を説明する。図６は、液晶装置１００の光学的軸配置を説明する図である。図６（ａ）に、第２の偏光板３８の透過軸３８ａを示す。図６（ｂ）に、液晶層４０の配向方向を示す。液晶層４０の配向方向４０ａは透過軸３８ａに平行であり、電圧が印加された状態での液晶層４０の配向方向４０ｂは透過軸３８ａに対し例えば４５°となる。

ここで、本実施形態では、光学素子２０の突起体２２の延在方向は透過軸３８ａに対して直交している。したがって、光学素子２０は、透過軸３８ａに平行な偏光成分を透過し、透過軸３８ａに対して直交する偏光成分を反射する。図６（ｃ）に、光学素子２０が透過する偏光成分の方向を透過軸２０ａとして示す。図６（ｄ）に、第１の偏光板１８の透過軸１８ａを示す。透過軸１８ａは透過軸３８ａに対して直交している。

次に、液晶装置１００の表示原理を説明する。本実施形態では、液晶装置１００は、液晶層４０に電圧が印加されない状態が暗表示となる「ノーマリーブラック」型である。したがって、暗表示を行う場合は、液晶層４０に電圧が印加されない状態とする。

反射表示領域Ｒにおいては、第２の偏光板３８の上方から入射した光は、透過軸３８ａに平行な直線偏光となり液晶層４０に入射する。ここで、液晶層４０に入射した直線偏光は、その偏光軸が液晶層４０の配向方向４０ａと平行であるので、位相差を与えられずそのままの状態で液晶層４０を通過し、光学素子２０に入射する。この透過軸３８ａに平行な直線偏光は、光学素子２０を透過した後、第１の偏光板１８に吸収されて第２の偏光板３８側（観察側）へ戻らないため、暗表示となる。

一方、透過表示領域Ｔにおいては、第１の偏光板１８の下方から入射した光は、透過軸１８ａに平行な直線偏光となり、液晶層４０に入射する。ここで、液晶層４０に入射した直線偏光は、その偏光軸が液晶層４０の配向方向４０ａに対して直交しているので、位相差を与えられずそのままの状態で液晶層４０を通過し、第２の偏光板３８に入射する。この透過軸１８ａに平行な直線偏光は、第２の偏光板３８に吸収されて第２の偏光板３８の上方（観察側）へ届かないため、暗表示となる。

次に、明表示を行う場合は、液晶層４０に電圧が印加された状態とする。電圧が印加された状態において、液晶層４０の配向方向４０ｂは第２の偏光板３８の透過軸３８ａに対し例えば４５°となる。

反射表示領域Ｒにおいては、第２の偏光板３８の上方から入射した光は、透過軸３８ａに平行な直線偏光となり液晶層４０に入射する。液晶層４０に入射した直線偏光は、液晶層４０を通過する際に１／２波長分の位相差を付与されて、透過軸３８ａに対して直交する直線偏光となり、光学素子２０に入射する。この直線偏光は透過軸２０ａに対しても直交するため、光学素子２０によって反射され、再び液晶層４０に入射する。再び液晶層４０を通過した直線偏光は、液晶層４０によって１／２波長分の位相差を付与されて、透過軸３８ａに平行な直線偏光になり、第２の偏光板３８を透過して第２の偏光板３８の上方（観察側）へ届くため、明表示となる。

一方、透過表示領域Ｔにおいては、第１の偏光板１８の下方から入射した光は、透過軸１８ａに平行な直線偏光となり、液晶層４０に入射する。液晶層４０に入射した直線偏光は、液晶層４０を通過する際に１／２波長分の位相差を付与されて、透過軸１８ａに対して直交する直線偏光となり、第２の偏光板３８に入射する。この直線偏光は透過軸３８ａに平行であるので、第２の偏光板３８を透過して第２の偏光板３８の上方（観察側）へ届くため、明表示となる。

上記第１の実施形態の構成によれば、光反射機能と偏光分離機能とを併せ持ち優れた光学特性を有する光学素子２０を液晶セル内の反射表示領域Ｒに備えているので、薄型で優れた表示品質を有する半透過反射型の液晶装置１００を提供できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る光学素子の構成について説明する。第２の実施形態に係る光学素子の構造は、第１の実施形態に係る光学素子の構造と共通であるため、図は省略する。

第２の実施形態に係る光学素子は、第１の実施形態に係る光学素子に対して、保護層の材料が異なっている。第２の実施形態に係る光学素子の保護層は、無機材料からなり、例えばＳｉＯ₂からなる。

第２の実施形態によれば、次の効果が得られる。保護層の材料が無機材料であると、保護層は有機溶媒に溶解しない。このため、例えば、光学素子上に有機材料からなる層を形成する場合に、保護層が損傷を受けにくくなる。これにより、突起体を周囲の環境から保護する保護層の耐性が向上するので、光学素子の耐久性を向上できる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る光学素子の構成について図を参照して説明する。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。図７は、第３の実施形態に係る光学素子の概略構成を示す断面図である。

第３の実施形態に係る光学素子５０は、第１の実施形態に係る光学素子２０に対して、保護層が基板と粘着層とを有している点が異なっている。なお、液晶装置においては光学素子２０が光学素子５０に置き換わる点のみが異なるため、液晶装置の図は省略する。

図７に示すように、光学素子５０は、複数の突起体２２と、保護層５６と、を備えている。保護層５６は、基板５２と、粘着層５４と、を有している。基板５２は、透明な材料からなり、例えばガラスからなる。基板５２の材料は、プラスチックであってもよい。粘着層５４は、基板５２の突起体２２側の面に配置されている。粘着層５４は、基板５２の突起体２２側の全面に配置されていてもよいが、突起体２２に接する部分のみに配置されていてもよい。粘着層５４の材料は、透明であり、かつ突起体２２と基板５２とを固定できる粘着力を有していれば、特に限定されない。保護層５６は、フィルム状の基板５２と粘着層５４とからなる粘着フィルムであってもよい。

第３の実施形態に係る光学素子５０の製造方法は、第１の実施形態に係る光学素子２０の製造方法に対して、突起体上に保護層を配置する工程が異なっている。本実施形態では、保護層５６を粘着層５４が突起体２２の上部に接するように配置し、基板５２側から加圧して突起体２２の上部に固着する。

第３の実施形態の構成によれば、保護層５６が基板５２を有しているので、保護層５６の平坦性が向上する。これにより、突起体２２同士の間により確実に空洞部２６を形成できる。また、粘着層５４により保護層５６を突起体２２に固着するので、光学素子５０をより容易に製造できる。

液晶装置１００においては、保護層５６の平坦性が向上するので、光学素子５０上に形成される共通電極１４と画素電極１６との平坦性が向上する。このため、共通電極１４と画素電極１６との間に電圧が印加されると、共通電極１４と画素電極１６とが配置された範囲に亘って素子基板１０の面に平行な方向の電界がより均一に発生する。また、共通電極１４と画素電極１６との平坦性が向上することにより、対向して配置される液晶層４０の層厚をより均一にできる。したがって、優れた表示品質を有する液晶装置１００を提供できる。

（電子機器）
上述した液晶装置１００は、例えば、図８（ａ）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。電子機器は、図８（ｂ）に示すように、電子ビューファインダ５１０であってもよい。携帯電話機５００，電子ビューファインダ５１０は、それぞれの表示部５０２，５１２に液晶装置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および表示部５１２を有する電子ビューファインダ５１０は優れた表示品質を有している。

また、電子機器は、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。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。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）
上記の実施形態の光学素子２０，５０では、突起体２２の保護層２４，５６に接する側が丸みを帯びた表面形状を有していたが、この形状に限定されない。突起体２２の保護層２４，５６に接する側がほぼ平坦な表面形状を有していてもよい。

（変形例２）
上記の実施形態の液晶装置は、ＦＦＳ方式の半透過反射型の液晶装置であったが、この構成に限定されない。液晶装置は、例えば、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶装置、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式の液晶装置、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶装置であってもよい。また、液晶装置は、反射型の液晶装置であってもよい。

なお、以上の実施形態において説明されていない構成要素の材料および加工方法は、公知の技術を適用すればよい。

第１の実施形態に係る光学素子を模式的に示す斜視図。 図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図。 第１の実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図。 第１の実施形態に係る液晶装置の概略構成を示す断面図。 第１の実施形態に係る液晶装置の画素領域を示す平面図。 液晶装置の光学的軸配置を説明する図。 第３の実施形態に係る光学素子の概略構成を示す断面図。 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…第１の基板、１２…第１の絶縁層、１４…共通電極、１５…第２の絶縁層、１６…画素電極、１６ａ…開口部、１８…第１の偏光板、１８ａ…透過軸、２０…光学素子、２０ａ…透過軸、２１…下地、２２…突起体、２２ａ…導体層、２３…導体材料層、２４…保護層、２５…レジストパターン、２６…空洞部、３０…対向基板、３１…第２の基板、３２…カラーフィルタ層、３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ…サブ画素、３５…画素、３６…カラーフィルタ保護層、３８…第２の偏光板、３８ａ…透過軸、４０…液晶層、４０ａ…配向方向、４０ｂ…配向方向、４２…第１の配向膜、４４…第２の配向膜、５０…光学素子、５２…基板、５４…粘着層、５６…保護層、１００…液晶装置、５００…携帯電話機、５０２…表示部、５１０…電子ビューファインダ、５１２…表示部、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域。

Claims (17)

1. 偏光分離機能を備えた光学素子であって、
   下地上に配置された導体からなる複数の互いにほぼ平行な直線状の突起体と、
   前記複数の突起体の上部を覆うとともに隣り合う前記突起体同士の間に空洞部が形成されるように配置された保護層と、を備え、
   前記突起体の幅が、前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記保護層側で最大となっていることを特徴とする光学素子。
2. 請求項１に記載の光学素子であって、
   前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記下地側において、前記突起体の幅が、前記下地に近いほど小さくなっていることを特徴とする光学素子。
3. 請求項１または２に記載の光学素子であって、
   前記突起体の幅の最大値が、前記複数の突起体のピッチの１／２よりも大きいことを特徴とする光学素子。
4. 請求項３に記載の光学素子であって、
   前記突起体の幅の最小値が、前記複数の突起体のピッチの１／２よりも小さいことを特徴とする光学素子。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子であって、
   前記保護層は、透明な樹脂材料からなることを特徴とする光学素子。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子であって、
   前記保護層は、透明な無機材料からなることを特徴とする光学素子。
7. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子であって、
   前記保護層は、透明な基板と前記基板の前記突起体側の面に配置された粘着層とを有することを特徴とする光学素子。
8. 偏光分離機能を備えた光学素子の製造方法であって、
   下地上に導体からなる複数の互いにほぼ平行な直線状の突起体を形成する工程と、
   前記複数の突起体の上部を覆い、隣り合う前記突起体同士の間に空洞部が形成されるように保護層を形成する工程と、を含み、
   前記突起体の幅が前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記保護層側で最大となるように、前記複数の突起体を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
9. 請求項８に記載の光学素子の製造方法であって、
   前記突起体の高さの１／２の位置よりも前記下地側において、前記突起体の幅が前記下地に近いほど小さくなるように、前記複数の突起体を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
10. 請求項８または９に記載の光学素子の製造方法であって、
    前記突起体の幅の最大値が前記複数の突起体のピッチの１／２よりも大きくなるように、前記複数の突起体を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
11. 請求項１０に記載の光学素子の製造方法であって、
    前記突起体の幅の最小値が前記複数の突起体のピッチの１／２よりも小さくなるように、前記複数の突起体を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
12. 請求項８から１１のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法であって、
    前記保護層を、透明な樹脂材料で形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
13. 請求項８から１１のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法であって、
    前記保護層を、透明な無機材料で形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
14. 請求項８から１１のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法であって、
    前記保護層を、透明な基板と前記基板の前記突起体側の面に配置された粘着層とを含んで形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
15. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶装置であって、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の光学素子を、前記第１の基板上の前記液晶層側に備えたことを特徴とする液晶装置。
16. 請求項１５に記載の液晶装置であって、
    複数の画素と、
    前記複数の画素のそれぞれに設けられた透過表示領域と反射表示領域と、を有しており、
    前記光学素子は、前記反射表示領域に配置されていることを特徴とする液晶装置。
17. 請求項１５または１６に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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