JP7092630B2 - Optical element and projection type image display device - Google Patents
Optical element and projection type image display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7092630B2 JP7092630B2 JP2018177908A JP2018177908A JP7092630B2 JP 7092630 B2 JP7092630 B2 JP 7092630B2 JP 2018177908 A JP2018177908 A JP 2018177908A JP 2018177908 A JP2018177908 A JP 2018177908A JP 7092630 B2 JP7092630 B2 JP 7092630B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vapor deposition
- film
- layer
- optical element
- substrate
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Description
本技術は、斜方蒸着膜を有する光学素子及び投射型画像表示装置に関する。 The present art relates to an optical element having an orthorhombic vapor film and a projection type image display device.
従来、透明基板表面に誘電体材料の斜方蒸着膜を形成した光学素子が知られている。斜方蒸着は、蒸着材料の飛来方向に対して基板表面を傾斜させて成膜する方法であり、その蒸着膜の構造は、微細なコラムの集合体が基板表面に対して一定の角度で傾斜した柱状組織として観察される。このコラムの密度は、面内で異方性があり、屈折率が面内異方性を有する結果、斜方蒸着膜に複屈折現象が生じる。斜方蒸着膜は、その複屈折現象により、1/4波長位相差板、1/2波長板などの光学素子に用いられている。例えば、特許文献1には、五酸化タンタル(Ta2O5)を主成分とした斜方蒸着膜を有する位相差素子が記載されている。 Conventionally, an optical element in which an oblique vapor deposition film of a dielectric material is formed on the surface of a transparent substrate is known. Diagonal thin-film deposition is a method of forming a film by inclining the surface of the substrate with respect to the direction of arrival of the vapor-deposited material. It is observed as a columnar structure. The density of this column is in-plane anisotropy, and the refractive index is in-plane anisotropy, resulting in a birefringence phenomenon in the oblique film. The oblique vapor deposition film is used for optical elements such as a 1/4 wavelength wave plate and a 1/2 wave plate due to its birefringence phenomenon. For example, Patent Document 1 describes a retardation element having an orthorhombic vapor-filmed film containing tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) as a main component.
近年、プロジェクタに用いられる光源として、高輝度かつ高出力の光が得られるレーザー光源が注目されている。しかしながら、前述の五酸化タンタルを主成分とした斜方蒸着膜では、レーザー光源からの高輝度かつ高出力の光によって損傷を受けることがあった。 In recent years, as a light source used in a projector, a laser light source that can obtain high-luminance and high-output light has attracted attention. However, the above-mentioned orthorhombic vapor deposition film containing tantalum pentoxide as a main component may be damaged by high-intensity and high-power light from a laser light source.
本技術は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐性を得ることができる光学素子及び投射型画像表示装置を提供することを目的とする。 This technique has been proposed in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an optical element and a projection type image display device capable of obtaining excellent resistance to high-luminance and high-output light. And.
また、本技術に係る投射型画像表示装置は、前述した光学素子と、光変調装置と、光を出射する光源と、変調された光を投射する投射光学系とを備え、前記光変調装置と前記光学素子が、前記光源と前記投射光学系との間の光路上に配置されてなることを特徴とする。 Further, the projection type image display device according to the present technology includes the above-mentioned optical element, an optical modulation device, a light source for emitting light, and a projection optical system for projecting modulated light, and the optical modulation device and the above-mentioned optical modulation device. The optical element is arranged on an optical path between the light source and the projection optical system.
前述した課題を解決するために、本技術に係る光学素子の製造方法は、使用波長帯域の光に対して透明である基板上に屈折率の異なる2種類以上の誘電体膜が積層されてなるマッチング層を形成し、前記マッチング層の蒸着対象面の法線に対して傾斜した位置に酸化ハフニウムを主成分とする蒸着源を配置し、第1の蒸着方向を0度、第2の蒸着方向を180度とし、交互に斜方蒸着を行い、前記基板の法線に対する傾斜角度を60°以上80°以下とする第1の傾斜方向を有する第1の斜方蒸着膜と、前記基板面における前記第1の傾斜方向に対して反対方向であって、前記基板の法線に対する傾斜角度を60°以上80°以下とする第2の傾斜方向を有する第2の斜方蒸着膜とが交互に成膜されてなる複屈折層を形成し、前記複屈折層を形成後に300℃以上600℃以下の温度でアニール処理を行い、屈折率の異なる2種類以上の誘電体膜が積層されてなる少なくとも1層の反射防止層を形成することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing an optical element according to the present technology comprises laminating two or more types of dielectric films having different refractive coefficients on a substrate that is transparent to light in the frequency band used. A matching layer is formed, and a vapor deposition source containing hafnium oxide as a main component is placed at a position inclined with respect to the normal of the vapor deposition target surface of the matching layer. Is 180 degrees, and oblique vapor deposition is alternately performed, and the first oblique vapor deposition film having a first inclination direction such that the inclination angle of the substrate with respect to the normal is 60 ° or more and 80 ° or less, and the substrate surface. The second oblique vapor-filmed film having a second inclination direction which is opposite to the first inclination direction and has an inclination angle of 60 ° or more and 80 ° or less with respect to the normal of the substrate alternates with each other. At least two or more kinds of dielectric films having different refractive folds are laminated by forming a film-formed double-filmed double-reflecting layer and performing an annealing treatment at a temperature of 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower after forming the double-filming layer. It is characterized by forming one antireflection layer.
本技術によれば、斜方蒸着膜が酸化ハフニウムを主成分として形成されているため、高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐性を得ることができる。 According to this technique, since the orthorhombic vapor-film film is formed mainly of hafnium oxide, excellent resistance to high-luminance and high-output light can be obtained.
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1.光学素子
2.光学素子の製造方法
3.投射型画像表示装置
4.実施例
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Optical element 2. Manufacturing method of optical element 3. Projection type image display device 4. Example
<1.光学素子>
本実施の形態に係る光学素子は、使用波長帯域の光に対して透明である基板と、酸化ハフニウムを主成分とする斜方蒸着膜からなる複屈折層とを備える。これにより、レーザー光源などからの高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐性を得ることができる。これは、高い融点を有する酸化ハフニウムが、斜方蒸着膜の柱状組織の熱崩壊を防ぐためであると考えられる。
<1. Optical element>
The optical element according to the present embodiment includes a substrate that is transparent to light in the wavelength band used, and a birefringent layer made of an oblique vapor-deposited film containing hafnium oxide as a main component. This makes it possible to obtain excellent resistance to high-intensity and high-output light from a laser light source or the like. It is considered that this is because hafnium oxide having a high melting point prevents thermal decay of the columnar structure of the orthorhombic vapor-film film.
複屈折層は、基板の法線に対して第1の傾斜方向を有する第1の斜方蒸着膜と第2の傾斜方向を有する第2の斜方蒸着膜とが交互に成膜されていてもよい。複屈折層が第1の斜方蒸着膜と第2の斜方蒸着膜とが交互に成膜された膜である場合、柱状組織の充填率が大きくなるため、高輝度かつ高出力の光に対する耐性の効果が顕著になる。 In the birefringent layer, a first oblique vapor deposition film having a first inclination direction with respect to the normal of the substrate and a second oblique vapor deposition film having a second inclination direction are alternately formed. May be good. When the birefringent layer is a film in which the first oblique-deposited film and the second oblique-deposited film are alternately formed, the filling rate of the columnar structure becomes large, so that the light has high brightness and high output. The effect of resistance becomes remarkable.
また、光学素子は、屈折率の異なる2種類以上の誘電体膜が積層されてなる反射防止層を少なくとも1層備えることが好ましい。これにより、反射を軽減し、透過率を増加させることができる。 Further, it is preferable that the optical element includes at least one antireflection layer in which two or more kinds of dielectric films having different refractive indexes are laminated. This can reduce reflections and increase transmittance.
このような構成を有する光学素子としては、入射光に位相差を与える位相差素子、位相差補償偏光素子などを挙げることができる。以下、光学素子の一例として位相差素子について説明する。 Examples of the optical element having such a configuration include a phase difference element that gives a phase difference to the incident light, a phase difference compensating polarizing element, and the like. Hereinafter, the phase difference element will be described as an example of the optical element.
図1は、位相差素子の構成例を示す断面図である。図1に示すように、位相差素子10は、透明基板11と、透明基板11上に高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に積層され、各層の厚さが使用波長以下であるマッチング層12と、マッチング層12上に形成された斜方蒸着膜からなる複屈折層13と、複屈折層13上に形成された誘電体膜からなる保護層14とを備える。また、透明基板11側に第1の反射防止層15A、保護層14側に第2の反射防止層15Bを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a retardation element. As shown in FIG. 1, in the
透明基板11は、使用波長帯域の光に対して透明であり、使用波長帯域の光に対して高い透過率を有する。透明基板11の材料としては、例えば、ガラス、石英、水晶、サファイアなどが挙げられる。透明基板11の形状は、四角形が一般的であるが、目的に応じた形状が適宜選択される。透明基板11の厚みは、例えば0.1~3.0mmであることが好ましい
The
マッチング層12は、誘電体膜が積層された多層膜であり、透明基板11と複屈折層13との間に、必要に応じて設けられる。マッチング層12は、表面反射光と界面反射光の位相を逆転させ打ち消し合うように設計され、透明基板11と複屈折層14の界面における反射を防止する。
The
マッチング層12は、TiO2、SiO2、Ta2O5、Al203、CeO2、ZrO2、ZrO、Nb2O5、HfO2から選択される2種類以上の誘電体膜により構成することができる。また、マッチング層12の複屈折層13に接する誘電体膜は、酸化ハフニウムとの密着性に優れるSiO2であることが好ましい。これにより、レーザー光源などに対する耐光性をさらに向上させることができる。
The
複屈折層13は、酸化ハフニウム(HfO2)を主成分とする斜方蒸着膜からなる。ここで、主成分とは、斜方蒸着膜の柱状組織中で占める割合が最も大きい成分を意味する。また、複屈折層13は、斜方蒸着膜の単層膜であっても、斜方蒸着膜が交互に成膜された膜であってもよい。また、各斜方蒸着膜の厚さは、使用波長以下であることが好ましい。
The
図2は、斜方蒸着膜の斜視模式図である。図2に示すように、斜方蒸着膜は、蒸着対象面21の法線Sに対して傾斜する方向に蒸着材料を堆積して形成される。蒸着対象面21の法線Sに対する傾斜角度は、60°以上80°以下であることが好ましい。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the oblique vapor deposition film. As shown in FIG. 2, the oblique vapor deposition film is formed by depositing a vapor deposition material in a direction inclined with respect to the normal line S of the vapor
斜方蒸着膜は、酸化ハフニウムを主成分とする柱状の束が蒸着対象面の法線に対して斜めに構成された斜め柱状構造からなる。この斜め柱状構造は、酸化ハフニウムを主成分とする微粒子が堆積された柱状部と、柱状部間の空気層である空隙部とを有する。 The oblique vapor deposition film has a diagonal columnar structure in which columnar bundles containing hafnium oxide as a main component are formed diagonally with respect to the normal of the vapor deposition target surface. This diagonal columnar structure has a columnar portion in which fine particles containing hafnium oxide as a main component are deposited, and a void portion which is an air layer between the columnar portions.
図3は、斜方蒸着膜を成膜する斜方蒸着法を説明するための模式図であり、図4は、蒸着源からの蒸着材料の飛来方向を蒸着対象面に投影した向き(蒸着方向)を示す模式図である。図3及び図4に示すように、斜方蒸着膜が交互に成膜された膜は、第1の蒸着方向31からの蒸着による成膜と、第2の蒸着方向32からの蒸着による成膜とを交互に繰り返して形成される。具体的には、第1の蒸着方向31からの蒸着による成膜後に、蒸着対象面を蒸着対象面に垂直で蒸着対象面の中心を通る中心線回りに180°回転させることにより、第2の蒸着方向32からの蒸着による成膜を行う。そして、これを繰り返すことにより、蒸着対象面の法線に対して第1の傾斜方向を有する第1の斜方蒸着膜と第2の傾斜方向を有する第2の斜方蒸着膜とが交互に成膜された膜が得られる。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an oblique vapor deposition method for forming an oblique vapor deposition film, and FIG. 4 is a direction in which the direction of arrival of the vapor deposition material from the vapor deposition source is projected onto the vapor deposition target surface (vapor deposition direction). ) Is a schematic diagram. As shown in FIGS. 3 and 4, the films in which the oblique vapor deposition films are alternately formed are formed by thin-film deposition from the first thin-film deposition direction 31 and film formation by thin-film deposition from the second thin-film deposition direction 32. And are formed by repeating alternately. Specifically, after film formation by vapor deposition from the first vapor deposition direction 31, the second vapor deposition target surface is rotated by 180 ° around the center line passing through the center of the vapor deposition target surface perpendicular to the vapor deposition target surface. A film is formed by vapor deposition from the vapor deposition direction 32. Then, by repeating this, the first oblique vapor deposition film having the first inclined direction with respect to the normal of the vapor deposition target surface and the second oblique vapor deposition film having the second inclined direction are alternately arranged. A film formed is obtained.
保護層14は、誘電体膜からなり、複屈折層13の斜方蒸着膜に接して配置される。これにより、位相差素子10の反りを防止することができ、斜方蒸着膜の耐湿性を向上させることができる。
The
保護層14の誘電体材料としては、位相差素子10にかかる応力を調整可能であり、且つ耐湿性向上に効果のあるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。このような誘電体材料としては、例えば、SiO2、Ta2O5、TiO2、Al2O3、Nb2O5、LaO、MgF2などが挙げられ、特に酸化ハフニウムとの密着性に優れるSiO2であることが好ましい。これにより、耐湿性をさらに向上させることができる。
The dielectric material of the
第1の反射防止層15Aは、透明基板11の複屈折層13側とは対向する面に接して設けられ、第2の反射防止層15Bは、保護層14の複屈折層13側とは対向する面に接して必要に応じて設けられる。第1の反射防止層15A及び第2の反射防止層15Bは、所望の使用波長帯域において反射防止の機能を有する。
The
図5は、第1の反射防止層の断面模式図である。図5に示すように第1の反射防止層15Aは、屈折率の異なる2種類以上の誘電体膜が積層された光学多層膜であり、例えば、屈折率が各々異なる第1の誘電体膜151と、第2の誘電体膜152とが交互に積層された多層膜で形成される。反射防止層の層数は、必要に応じて適宜決定され、5~40層程度が生産性の点から好ましい。なお、第2の反射防止層15Bも、第1の反射防止層15Aと同様に構成される。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the first antireflection layer. As shown in FIG. 5, the
第1の反射防止層15A及び第2の反射防止層15Bは、それぞれTiO2、SiO2、Ta2O5、Al203、CeO2、ZrO2、ZrO、Nb2O5、HfO2から選択される2種類以上の誘電体膜により構成される。例えば、反射防止層は、相対的に高屈折率であるNb205からなる第1の誘電体膜151と、相対的に低屈折率であるSiO2からなる第2の誘電体膜152とが交互に積層された多層膜とすることできる。
The
このような構成の位相差素子によれば、レーザー光源などからの高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐性を得ることができる。 According to the phase difference element having such a configuration, it is possible to obtain excellent resistance to high-intensity and high-output light from a laser light source or the like.
<2.光学素子の製造方法>
次に、本実施形態に係る光学素子の製造方法について説明する。本実施形態に係る光学素子の製造方法は、蒸着対象面の法線に対して傾斜する方向に酸化ハフニウムを主成分とする蒸着材料を堆積し、酸化ハフニウムを主成分とする斜方蒸着膜からなる複屈折層を形成する。また、本実施形態に係る光学素子の製造方法は、蒸着対象面の法線に対して傾斜する第1の方向に酸化ハフニウムを主成分とする蒸着材料を堆積し、第1の斜方蒸着膜を成膜する工程と、蒸着対象面の法線に対して傾斜する第2の方向に酸化ハフニウムを主成分とする蒸着材料を堆積し、第2の斜方蒸着膜を成膜する工程とを繰り返し、斜方蒸着膜が交互に成膜された膜からなる複屈折層を形成する。これにより、レーザー光源などからの高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐性を有する光学素子を得ることができる。
<2. Manufacturing method of optical element>
Next, a method for manufacturing an optical element according to the present embodiment will be described. In the method for manufacturing an optical element according to the present embodiment, a vapor deposition material containing hafnium oxide as a main component is deposited in a direction inclined with respect to the normal of the surface to be vapor-deposited, and a diagonal vapor deposition film containing hafnium oxide as a main component is used. Form a birefringent layer. Further, in the method for manufacturing an optical element according to the present embodiment, a vapor deposition material containing hafnium oxide as a main component is deposited in a first direction inclined with respect to the normal of the vapor deposition target surface, and a first oblique vapor deposition film is deposited. And a step of depositing a vapor deposition material containing hafnium oxide as a main component in a second direction inclined with respect to the normal of the vapor deposition target surface to form a second oblique vapor deposition film. Repeatedly, a double-deflected layer composed of films in which diagonally-deposited films are alternately formed is formed. This makes it possible to obtain an optical element having excellent resistance to high-intensity and high-output light from a laser light source or the like.
以下、光学素子の製造方法の具体例として、図1に示す構成例の位相差素子の製造方法について説明する。図6は、位相差素子の製造方法を示すフローチャートである。 Hereinafter, as a specific example of the manufacturing method of the optical element, the manufacturing method of the phase difference element of the configuration example shown in FIG. 1 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a method of manufacturing a retardation element.
先ず、ステップS1において、透明基板11を準備する。次に、ステップS2において、複屈折層13と透明基板11の界面における反射を防止するため、透明基板11上に誘電体膜が積層されてなるマッチング層12を形成する。次に、ステップS3において、マッチング層12が形成されていない基板21の反対面に対して、第1の反射防止層15A(裏面AR層)を形成する。
First, in step S1, the
次に、ステップS4において、マッチング層12上に複屈折層13を斜方蒸着法により形成する。例えば、図3及び図4に示すように、第1の蒸着方向31からの蒸着による成膜後に、蒸着対象面を蒸着対象面に垂直で蒸着対象面の中心を通る中心線回りに180°回転させることにより、第2の蒸着方向32からの蒸着による成膜を行う。そして、これを繰り返すことにより、蒸着対象面の法線に対して第1の傾斜方向を有する第1の斜方蒸着膜と第2の傾斜方向を有する第2の斜方蒸着膜とが交互に成膜された膜が得られる。
Next, in step S4, the
次に、ステップS5において、複屈折層13を200℃以上600℃以下の温度でアニール処理する。より好ましくは300℃以上500℃以下の温度で、さらに好ましくは400℃以上500℃以下の温度で、複屈折層13をアニール処理する。これにより、複屈折層13の特性を安定化させることができる。
Next, in step S5, the
次に、ステップS6において、複屈折層13上に保護層14を成膜する。例えば、保護層14としてSiO2を成膜する場合、SiO2の材料として、TEOS(テトラエトキシシラン)ガスとO2を用い、プラズマCVD装置を使用することが好ましい。
Next, in step S6, the
プラズマCVD装置によって形成されるSiO2CVD膜は、スパッタ法を代表とする物理的気相成長と異なり、気化された材料ガスを用いることを特徴とするため、TEOSガスを比較的容易に柱状構造の空隙部に侵入させることができ、複屈折層13との密着性をさらに向上させることができる。
The SiO 2 CVD film formed by the plasma CVD apparatus is characterized by using vaporized material gas, unlike physical vapor deposition represented by the sputtering method, and therefore TEOS gas has a columnar structure relatively easily. It is possible to invade the void portion of the above, and the adhesion with the double
次に、ステップS7において、保護層14の上に第2の反射防止層15B(表面AR層)を成膜する。最後に、ステップS8において、仕様に合せたサイズにスクライブ切断を実施する。
Next, in step S7, a
以上の製造方法により、レーザー光源などからの高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐性を有する位相差素子を得ることができる。 By the above manufacturing method, it is possible to obtain a phase difference element having excellent resistance to high-intensity and high-output light from a laser light source or the like.
<3.投射型画像表示装置>
前述した光学素子は、高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐性を有するため、液晶プロジェクタ、DLP(登録商標)(Digital Light Processing)プロジェクタ、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)プロジェクタ、GLV(登録商標)(Grating Light Valve)プロジェクタなどのプロジェクタ用途として好適に用いられる。すなわち、本実施の形態に係る投射型画像表示装置は、前述した光学素子と、光変調装置と、光を出射する光源と、変調された光を投射する投射光学系とを備え、光変調装置及び光学素子が、光源と投射光学系との間の光路上に配置されてなるものである。光変調装置としては、透過型液晶パネルなどを有する液晶表示装置、DMD(Digital Micro-mirror Device)などを有するマイクロミラー表示装置、反射型液晶パネルなどを有する反射型液晶表示装置、1次元回析型光変調素子(GLV)などを有する1次元回析型表示装置などが挙げられる。
<3. Projection type image display device>
Since the above-mentioned optical element has excellent resistance to high-intensity and high-output light, it is a liquid crystal projector, a DLP (registered trademark) (Digital Light Processing) projector, an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) projector, and a GLV (registered). Trademark) (Grating Light Valve) Suitable for projector applications such as projectors. That is, the projection type image display device according to the present embodiment includes the above-mentioned optical element, an optical modulation device, a light source that emits light, and a projection optical system that projects modulated light, and is an optical modulation device. And the optical element is arranged on the optical path between the light source and the projection optical system. Examples of the optical modulation device include a liquid crystal display device having a transmissive liquid crystal panel and the like, a micromirror display device having a DMD (Digital Micro-mirror Device) and the like, a reflective liquid crystal display device having a reflective liquid crystal panel and the like, and one-dimensional diffraction. Examples thereof include a one-dimensional diffraction type display device having a type optical modulation element (GLV) and the like.
例えば液晶表示装置を用いた投射型画像表示装置に於いて、液晶表示装置は、液晶パネルと、第1の偏光板と、第2の偏光板とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。 For example, in a projection type image display device using a liquid crystal display device, the liquid crystal display device has at least a liquid crystal panel, a first polarizing plate, and a second polarizing plate, and further, if necessary, other Has a member of.
液晶パネルは、特に制限はなく、例えば、基板と、基板の主面の直交方向に対してプレチルトを有する液晶分子を含有するVAモード液晶層とを有し、入射された光束を変調する。VAモード(Vertical alignment mode)とは、基板に垂直に(又はプレチルトを有して)配置した液晶分子を、垂直方向の縦電界を使って動かす方式を意味する。 The liquid crystal panel is not particularly limited, and has, for example, a substrate and a VA mode liquid crystal layer containing liquid crystal molecules having a pretilt with respect to the direction orthogonal to the main surface of the substrate, and modulates the incident light flux. The VA mode (Vertical alignment mode) means a method of moving liquid crystal molecules arranged vertically (or having a pretilt) on a substrate by using a vertical electric field.
第1の偏光板は、液晶パネルの入射側に配置されるものであり、第2の偏光板は、液晶パネルの出射側に配置されるものである。第1の偏光板及び第2の偏光板は、耐久性の点から、無機偏光板であることが好ましい。 The first polarizing plate is arranged on the incident side of the liquid crystal panel, and the second polarizing plate is arranged on the emitting side of the liquid crystal panel. The first polarizing plate and the second polarizing plate are preferably inorganic polarizing plates from the viewpoint of durability.
位相差素子は、例えば図1に示す構成例の酸化ハフニウムを主成分とする斜方蒸着膜を備えるものであり、投射型画像表示装置を構成する光路上に於いて、必要とされる位置に配置される。 The retardation element includes, for example, an oblique vapor deposition film containing hafnium oxide as a main component in the configuration example shown in FIG. 1, and is located at a required position on the optical path constituting the projection type image display device. Be placed.
また、マイクロミラー表示装置を用いた投射型画像表示装置に於いても、位相差素子は拡散板や偏光ビームスプリッタなどと組み合わせ、同一光路上に設けられる。 Further, even in a projection type image display device using a micromirror display device, the phase difference element is provided on the same optical path in combination with a diffuser plate, a polarization beam splitter, or the like.
光源としては、光を出射する部材であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、液晶表示装置が酸化ハフニウムを主成分とする斜方蒸着膜を有する光学素子を備えるため、高輝度かつ高出力の光を出射するレーザー光源などを使用することができる。 The light source is not particularly limited as long as it is a member that emits light, and can be appropriately selected according to the purpose. In the present embodiment, since the liquid crystal display device includes an optical element having an oblique vapor deposition film containing hafnium oxide as a main component, a laser light source or the like that emits high-intensity and high-output light can be used.
投射光学系としては、変調された光を投射する部材であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、変調された光をスクリーンに投射する投射レンズなどが挙げられる。 The projection optical system is not particularly limited as long as it is a member that projects modulated light, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a projection lens that projects modulated light onto a screen can be mentioned. Be done.
このような構成の投射型画像表示装置によれば、レーザー光源などからの高輝度かつ高出力の光を用いて、高輝度かつ高出力の画像を表示することができる。 According to the projection type image display device having such a configuration, a high-brightness and high-output image can be displayed by using high-brightness and high-output light from a laser light source or the like.
<4.実施例>
以下、本技術の実施例について説明する。ここでは、斜方蒸着膜を有する位相差素子を作製し、レーザー照射試験を行った。なお、本技術はこれらの実施例に限定されるものではない。
<4. Example>
Hereinafter, examples of this technique will be described. Here, a retardation element having an orthorhombic thin-film film was prepared and a laser irradiation test was performed. The present technique is not limited to these examples.
[実施例1]
先ず、ガラス基板(平均厚み0.7mm)の一方の面上に、SiO2/Nb2O5/SiO2の3層をスパッタ法により積層することによって、マッチング層を形成した。
[Example 1]
First, a matching layer was formed by laminating three layers of SiO 2 / Nb 2 O 5 / SiO 2 on one surface of a glass substrate (average thickness 0.7 mm) by a sputtering method.
次いで、ガラス基板の他方の面上に、Nb2O5とSiO2とを用いて、11層をスパッタ法により交互積層することによって反射防止層を形成した。 Next, an antireflection layer was formed by alternately laminating 11 layers by a sputtering method using Nb 2 O 5 and SiO 2 on the other surface of the glass substrate.
続けて、マッチング層上にHfO2を蒸着材料として、基板法線方向に対して70度傾斜した位置に蒸着源を配置し、第1の蒸着方向を0度、第2の蒸着方向を180度とし、交互に斜方蒸着を行った。蒸着後、特性を安定化させるため、450℃でアニール処理を行った。アニール処理後、TEOS(テトラエトキシシラン)ガスとO2を用い、プラズマCVD法により、SiO2膜を成膜して保護層を形成した。 Subsequently, using HfO 2 as a vapor deposition material on the matching layer, the vapor deposition source is placed at a position inclined by 70 degrees with respect to the normal direction of the substrate, and the first vapor deposition direction is 0 degrees and the second vapor deposition direction is 180 degrees. Then, diagonal vapor deposition was performed alternately. After the vapor deposition, an annealing treatment was performed at 450 ° C. to stabilize the characteristics. After the annealing treatment, a SiO 2 film was formed by a plasma CVD method using TEOS (tetraethoxysilane) gas and O2 to form a protective layer.
次いで、Nb205とSiO2とを用いて、7層をスパッタ法により交互積層することによって反射防止層を形成した。そして、仕様に合せたサイズにスクライブ切断を実施し、位相差素子を作製した。 Next, using Nb 205 and SiO 2 , 7 layers were alternately laminated by a sputtering method to form an antireflection layer. Then, scribe cutting was performed to a size according to the specifications, and a phase difference element was manufactured.
[比較例1]
蒸着材料をTa2O5とした以外は、実施例1と同様のプ口セスで位相差素子を作製した。
[Comparative Example 1]
A phase difference device was manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the vapor deposition material was Ta 2 O 5 .
[レーザー照射試験]
実施例及び比較例の方法で作成した各30個の位相差素子に対して、以下の条件にてレーザー照射を行ない、損傷の個数をカウントした。損傷の基準は、透明な位相差素子のレーザーが照射された部位が白濁することとし、これを目視にて確認した。表1に、レーザー照射による位相差素子の損傷個数の結果を示す。
波長:455nm CW(連続波)半導体レーザー
レーザー出力:61W
パワー密度:10.2W/mm2
照射時間:3分間
[Laser irradiation test]
Laser irradiation was performed on each of the 30 retardation elements prepared by the methods of Examples and Comparative Examples under the following conditions, and the number of damages was counted. The standard of damage was that the part irradiated with the laser of the transparent retardation element became cloudy, and this was visually confirmed. Table 1 shows the results of the number of damages to the retardation element due to laser irradiation.
Wavelength: 455nm CW (continuous wave) semiconductor laser Laser output: 61W
Power density: 10.2W / mm 2
Irradiation time: 3 minutes
表1に示すように、斜方蒸着膜をTa2O5とした比較例では、レーザー照射によって半数以上の破損が生じた。一方、斜方蒸着膜をHfO2とした実施例では損傷は生じず、高輝度かつ高出力の光に対して優れた耐久性を示すことが分かった。 As shown in Table 1, in the comparative example in which the oblique vapor deposition film was Ta 2 O 5 , more than half of the damage was caused by the laser irradiation. On the other hand, it was found that no damage occurred in the example in which the oblique vapor deposition film was HfO 2 , and the durability was excellent against high-luminance and high-output light.
10 位相差素子、11 透明基板、 12 マッチング層、 13 複屈折層、 14 保護層、 15A,15B 反射防止層、21 蒸着対象面、31 第1の蒸着方向、32 第2の蒸着方向、151 第1の誘電体膜、152 第2の誘電体膜
10 Phase difference element, 11 Transparent substrate, 12 Matching layer, 13 Birefringence layer, 14 Protective layer, 15A, 15B Antireflection layer, 21 Deposition target surface, 31 First vapor deposition direction, 32 Second vapor deposition direction, 151st 1 dielectric film, 152 second dielectric film
Claims (3)
前記マッチング層の蒸着対象面の法線に対して傾斜した位置に酸化ハフニウムを主成分とする蒸着源を配置し、第1の蒸着方向を0度、第2の蒸着方向を180度とし、交互に斜方蒸着を行い、前記基板の法線に対する傾斜角度を60°以上80°以下とする第1の傾斜方向を有する第1の斜方蒸着膜と、前記基板面における前記第1の傾斜方向に対して反対方向であって、前記基板の法線に対する傾斜角度を60°以上80°以下とする第2の傾斜方向を有する第2の斜方蒸着膜とが交互に成膜されてなる複屈折層を形成し、前記複屈折層を形成後に300℃以上600℃以下の温度でアニール処理を行い、
屈折率の異なる2種類以上の誘電体膜が積層されてなる少なくとも1層の反射防止層を形成する光学素子の製造方法。 A matching layer is formed by laminating two or more types of dielectric films having different refractive indexes on a substrate that is transparent to light in the wavelength band used.
A vapor deposition source containing hafnium oxide as a main component is placed at a position inclined with respect to the normal of the vapor deposition target surface of the matching layer, the first vapor deposition direction is 0 degrees, the second vapor deposition direction is 180 degrees, and alternating. The first oblique vapor deposition film having a first inclination direction such that the inclination angle with respect to the normal of the substrate is 60 ° or more and 80 ° or less, and the first inclination direction on the substrate surface. A plurality of thin-film deposited films having a second inclined direction, which is opposite to the normal direction and has an inclination angle of 60 ° or more and 80 ° or less with respect to the normal of the substrate, are alternately formed. A refractive layer is formed, and after the double refractive layer is formed, annealing treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.
A method for manufacturing an optical element that forms at least one antireflection layer in which two or more types of dielectric films having different refractive indexes are laminated.
The method for manufacturing an optical element according to claim 1 or 2 , wherein after forming the birefringent layer, annealing treatment is performed at a temperature of 400 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018177908A JP7092630B2 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Optical element and projection type image display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018177908A JP7092630B2 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Optical element and projection type image display device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017223769A Division JP2019095554A (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Optical element and projection type image display device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019095776A JP2019095776A (en) | 2019-06-20 |
JP2019095776A5 JP2019095776A5 (en) | 2020-12-24 |
JP7092630B2 true JP7092630B2 (en) | 2022-06-28 |
Family
ID=66972956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018177908A Active JP7092630B2 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Optical element and projection type image display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7092630B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113132510B (en) * | 2019-12-31 | 2023-12-05 | Oppo广东移动通信有限公司 | Housing and electronic device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008152007A (en) | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal device and method for manufacturing the same, and electronic apparatus equipped with the same |
JP2008268466A (en) | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Fujinon Corp | Phase difference compensation element and its manufacturing method |
WO2011162331A1 (en) | 2010-06-25 | 2011-12-29 | ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 | Method for producing wavelength plate |
JP2012242449A (en) | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Sony Chemical & Information Device Corp | Phase difference element and manufacturing method for the same |
JP2013228574A (en) | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Seiko Epson Corp | Wave plate and electronic device |
JP2015082010A (en) | 2013-10-22 | 2015-04-27 | デクセリアルズ株式会社 | Inorganic optical element |
-
2018
- 2018-09-21 JP JP2018177908A patent/JP7092630B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008152007A (en) | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal device and method for manufacturing the same, and electronic apparatus equipped with the same |
JP2008268466A (en) | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Fujinon Corp | Phase difference compensation element and its manufacturing method |
WO2011162331A1 (en) | 2010-06-25 | 2011-12-29 | ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 | Method for producing wavelength plate |
JP2012242449A (en) | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Sony Chemical & Information Device Corp | Phase difference element and manufacturing method for the same |
JP2013228574A (en) | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Seiko Epson Corp | Wave plate and electronic device |
JP2015082010A (en) | 2013-10-22 | 2015-04-27 | デクセリアルズ株式会社 | Inorganic optical element |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
R.B. Tokas et al.,Spectroscopic ellipsometry investigations of optical anisotropy in obliquely deposited hafnia thin films,AIP Conference Proceedings,米国,2016年05月,vol.1731, No.1,p.60007-1~60007-3,ISSN 0094-243, 特に抄録, p.60007-1左欄18-21行,右欄9-13,18-22行, p.60007-3左欄28-30行,表1 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019095776A (en) | 2019-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6502021B2 (en) | Phase difference compensation element and projection type image projector | |
JP2012242449A (en) | Phase difference element and manufacturing method for the same | |
JP5984771B2 (en) | Phase difference element and method for manufacturing the same, liquid crystal display device and method for manufacturing the same, and projection-type image display device | |
US20070217011A1 (en) | Optical element and image projecting apparatus | |
JP6868380B2 (en) | Phase difference compensating element, liquid crystal display device and projection type image display device | |
US11573362B2 (en) | Optical element and projection image display apparatus | |
US9279928B2 (en) | Retardation element comprising a birefringent multilayer structure, liquid crystal display device, and projection display device | |
US20160370524A1 (en) | Polarization conversion element, method for manufacturing polarization conversion element, and optical device | |
CN110095833B (en) | Phase difference compensation element, liquid crystal display device, and projection type image display device | |
JP7092630B2 (en) | Optical element and projection type image display device | |
JP6226902B2 (en) | Wave plate and optical device | |
US10996388B2 (en) | Manufacturing method of phase difference element, phase difference element, and projection image display device | |
US20210165151A1 (en) | Optical element, production method thereof, and projection image display device | |
JP2007233208A (en) | Optical element, projection type projector, and method for manufacturing optical element | |
US11550091B2 (en) | Phase difference compensation element, liquid crystal display device, and projection image display device | |
JP6027199B2 (en) | Phase difference element and manufacturing method thereof | |
US20210165262A1 (en) | Phase difference compensation element, liquid crystal display device, and projection image display device | |
JP7236225B2 (en) | Phase difference compensation element, liquid crystal display device and projection type image display device | |
JP7141353B2 (en) | Manufacturing method of phase difference compensating element | |
JP2017049594A (en) | Phase difference element and manufacturing method of the same, liquid crystal display, and projection type image display unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201116 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210831 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211028 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220222 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220509 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220509 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220516 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220517 |
|
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: 20220607 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220616 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7092630 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |