JP2010122382A - Polarization converting element and display apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏光変換素子及び該偏光変換素子を備える表示装置に関し、特に、液晶ディスプレイやプロジェクタなどの、液晶により画像を表示する表示装置に用いられる偏光変換素子及び該偏光変換素子を備える表示装置に関する。 The present invention relates to a polarization conversion element and a display device including the polarization conversion element, and more particularly to a polarization conversion element used in a display device that displays an image with liquid crystal such as a liquid crystal display or a projector, and a display device including the polarization conversion element. About.
従来より、液晶を用いた表示装置において、単一の偏光方向に偏光した光を得るため、偏光板が用いられている。
例えば、ヨウ素や有機系染料などで染色したＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を一軸延伸したフィルムは、一の偏光のみを透過し、他の偏光を吸収する性質を有し、偏光板（偏光フィルム）として広く用いられている。
しかし、従来の偏光板は、入射光のうちの５０％以上が吸収されることとなるため、光の利用効率が低いという問題点があった。
Conventionally, in a display device using liquid crystal, a polarizing plate has been used to obtain light polarized in a single polarization direction.
For example, a film obtained by uniaxially stretching PVA (polyvinyl alcohol) dyed with iodine or an organic dye has a property of transmitting only one polarized light and absorbing other polarized light, and is widely used as a polarizing plate (polarizing film). It is used.
However, since the conventional polarizing plate absorbs 50% or more of the incident light, there is a problem that the light use efficiency is low.
そこで、光の偏光方向を一方向に揃え、光源からの光を効率的に利用する方法が検討されている。
例えば、特許文献１に記載の光学表示装置では、異方性積層干渉膜により、片方の偏光を透過させる一方、他方の偏光を反射させる。反射された偏光は、光共振器によって偏光配向がランダム化され、再び、異方性積層干渉膜へ入射し、その一部は透過され、他の一部は反射される。これを繰り返すことにより、最終的には、光源からの光の多く（７０％程度）を、偏光方向が揃った状態で透過させることができる。
In view of this, a method has been studied in which the polarization direction of light is aligned in one direction and light from a light source is efficiently used.
For example, in the optical display device described in Patent Document 1, one polarized light is transmitted while the other polarized light is reflected by the anisotropic laminated interference film. The polarization of the reflected polarized light is randomized by the optical resonator, is incident again on the anisotropic laminated interference film, part of which is transmitted, and the other part is reflected. By repeating this, finally, most of the light from the light source (about 70%) can be transmitted with the polarization directions aligned.
また、例えば、特許文献２には、所定のプリズム上に高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層することで、片方の偏光を透過させる一方、他方の偏光を反射するように構成した再帰反射偏光子が提案されている。そして、この再帰反射偏光子と１／４波長板及び反射光源との組み合わせにより、光を効率的に利用する方法が提案されている。 Further, for example, Patent Document 2 is configured such that a high refractive index material and a low refractive index material are alternately stacked on a predetermined prism so that one polarized light is transmitted while the other polarized light is reflected. Retroreflective polarizers have been proposed. And the method of using light efficiently is proposed by the combination of this retroreflection polarizer, a quarter wavelength plate, and a reflective light source.
しかしながら、特許文献１及び２に記載のような従来の方法では、異方性積層干渉膜や再帰反射偏光子のような偏光分離部材の他に、これらに反射された光の偏光方向を変換し、再度、偏光分離部材へと射出するための偏光変換部材を要する。このような構成部材の増加により、構造が複雑化し、偏光変換素子が大型化するとともに、偏光変換素子の耐久性が低下するおそれがあった。また、製造工程が複雑化し、コストが増大するおそれもある。さらに、偏光変換素子を用いた表示装置の大型化を招くという問題があった。 However, in the conventional methods as described in Patent Documents 1 and 2, in addition to the polarization separating member such as the anisotropic laminated interference film and the retroreflective polarizer, the polarization direction of the light reflected by these is changed. Again, a polarization conversion member for emitting the light to the polarization separation member is required. Such an increase in the number of constituent members complicates the structure, increases the size of the polarization conversion element, and may decrease the durability of the polarization conversion element. In addition, the manufacturing process may be complicated and the cost may increase. Furthermore, there is a problem that the display device using the polarization conversion element is increased in size.
一方、特許文献３には、プリズム状凹凸の一部に、金属蒸着膜を形成し、広い範囲で明るい表示を得ることのできる再帰性反射板が開示されている。
しかしながら、特許文献３に記載の発明は、偏光能のない再帰性反射板に関する発明であって、本発明とは全く異なる技術的思想に基づいており、構成、作用、効果が全く異なるものである。
On the other hand, Patent Document 3 discloses a retroreflective plate in which a metal vapor deposition film is formed on a part of the prism-shaped unevenness and a bright display can be obtained in a wide range.
However, the invention described in Patent Document 3 is an invention relating to a retroreflector having no polarizing ability, and is based on a technical idea completely different from the present invention, and is completely different in configuration, operation, and effect. .
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、構造が簡単で耐久性が高く、構成部材の増加による製造工程の複雑化や、コスト増大、表示装置の大型化を招くことなく、光の利用効率を向上できる偏光変換素子及び該偏光変換素子を備える表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. In other words, the present invention provides a polarization conversion element that has a simple structure and high durability, and that can improve the light utilization efficiency without increasing the complexity of the manufacturing process due to the increase in the number of components, increasing the cost, and increasing the size of the display device. It is another object of the present invention to provide a display device including the polarization conversion element.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 基材と、前記基材に設けられた偏光分離部及び偏光変換部と、を備え、入射する入射光の偏向方向を略一方向に揃えて射出する偏光変換素子であって、前記偏光分離部は、前記入射光を所定の偏光方向を有する一方の光と他の偏光方向を有する他方の光とに分離し、前記一方の光を透過させ、前記他方の光を反射し、前記偏光変換部は、前記偏光分離部で反射された前記他方の光の偏光方向を前記一方の光の偏光方向に変換し透過させることを特徴とする偏光変換素子である。
該＜１＞に記載の偏光変換素子において、前記偏光分離部は、前記入射光を所定の偏光方向を有する前記一方の光と他の偏光方向を有する前記他方の光とに分離する。そして、前記一方の光は、前記偏光分離部を透過して、偏光変換素子の外部へ射出される。また、前記他方の光は前記偏光分離部に反射されて、前記偏光変換部へと向かう。
前記偏光変換部は、前記他方の光が前記偏光変換部を透過する間に、前記他方の光の偏光方向を前記一方の光の偏光方向に変換する。前記一方の光と同一の偏光方向を有するに至った前記他方の光は、偏光変換素子の外部へ射出される。
ここで、前記入射光の偏向方向を略一方向に揃える前記偏光分離部及び前記偏光変換部は、一の前記基材に集約されている。
＜２＞ 偏光分離部は、偏光変換部を透過した他方の光を反射し、前記偏光分離部を透過する一方の光の透過側に導光する前記＜１＞に記載の偏光変換素子である。
該＜２＞に記載の偏光変換素子において、前記偏光分離部は、前記偏光変換部で偏光方向が変換された前記他方の光を反射する。これにより、前記他方の光は、前記一方の光と同一の偏光方向を有した状態において、前記一方の光と同じ側に導光される。
＜３＞ 偏光変換部は、他方の光を屈折させ、偏光分離部を透過する一方の光の透過側に導光する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の偏光変換素子である。
該＜３＞に記載の偏光変換素子において、前記偏光変換部は、前記偏光変換部で偏光方向が変換された前記他方の光を屈折させる。これにより、前記他方の光は、前記一方の光と同一の偏光方向を有した状態において、前記一方の光と同じ側に導光される。
＜４＞ 基材は、入射光が入射する入射部と、前記入射光が射出される射出部と、を有し、前記入射部及び前記射出部のいずれかは、複数の凸部を有する凹凸面であり、偏光分離部は、それぞれの前記凸部の一部に設けられ、偏光変換部は、それぞれの前記凸部の他の一部に設けられている前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の偏光変換素子である。
該＜４＞に記載の偏光変換素子において、前記基材は複数の前記凸部を有し、前記偏光分離部及び前記偏光変換部は複数の前記凸部のそれぞれに設けられている。それぞれの前記凸部に入射した前記入射光は、その前記凸部に設けられた前記偏光分離部及び前記偏光変換部により、偏向方向を略一方向に揃えられる。
＜５＞ 凸部は、入射光の進行方向と略平行な平行面と、前記入射光の進行方向と非平行な斜面と、を有し、偏光分離部は、前記斜面に設けられ、偏光変換部は、前記平行面に設けられている前記＜４＞に記載の偏光変換素子である。
該＜５＞に記載の偏光変換素子において、前記偏光分離部は前記斜面に、前記偏光変換部は前記平行面に設けられている。ここで、前記平行面は前記入射光の進行方向と平行なので、前記入射光が前記偏光分離部を介することなく、直接に前記偏光変換部に入射しにくい。つまり、前記偏光変換部には、前記偏光分離部で反射された前記他方の光のみが入射することとなる。
＜６＞ 偏光分離部と偏光変換部とは、連続して設けられている前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の偏光変換素子である。
該＜６＞に記載の偏光変換素子において、前記偏光分離部と前記偏光変換部とが連続して設けられているので、前記入射光は、両者を介し、偏向方向を略一方向に揃えられて射出される。
＜７＞ 偏光分離部は、高屈折材料と低屈折材料とが交互に複数積層された積層構造である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の偏光変換素子である。
該＜７＞に記載の偏光変換素子において、前記高屈折材料と前記低屈折材料とが交互に複数積層された積層構造の前記偏光分離部は、前記入射光を所定の偏光方向を有する前記一方の光と他の偏光方向を有する前記他方の光とに適切に分離し、前記一方の光を透過させ、前記他方の光を反射できる。
＜８＞ 偏光変換部は、偏光方向を変換する材料の層である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の偏光変換素子である。
該＜８＞に記載の偏光変換素子において、前記偏光方向を変換する材料の層である前記偏光変換部は、前記偏光分離部で反射された前記他方の光の偏光方向を前記一方の光の偏光方向に変換できる。
＜９＞ 偏光変換部は、基材に形成された微細凹凸構造である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の偏光変換素子である。
該＜９＞に記載の偏光変換素子において、前記微細凹凸構造である前記偏光変換部は、前記偏光分離部で反射された前記他方の光の偏光方向を前記一方の光の偏光方向に変換できる。
＜１０＞ 前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の偏光変換素子を備えることを特徴とする表示装置である。
該＜１０＞に記載の表示装置は、前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の偏光変換素子を備え、偏光変換素子から得られる偏光方向の揃えられた光を用いて、文字や画像などの情報を表示できる。
Means for solving the problems are as follows. That is,
<1> A polarization conversion element that includes a base material, and a polarization separation unit and a polarization conversion unit provided on the base material, and that emits light with the deflection direction of incident incident light substantially aligned in one direction, The polarization separation unit separates the incident light into one light having a predetermined polarization direction and the other light having another polarization direction, transmits the one light, reflects the other light, The polarization conversion unit is a polarization conversion element that converts a polarization direction of the other light reflected by the polarization separation unit into a polarization direction of the one light and transmits the light.
In the polarization conversion element according to <1>, the polarization separation unit separates the incident light into the one light having a predetermined polarization direction and the other light having another polarization direction. Then, the one light is transmitted through the polarization separation unit and emitted to the outside of the polarization conversion element. The other light is reflected by the polarization separation unit and travels toward the polarization conversion unit.
The polarization conversion unit converts the polarization direction of the other light into the polarization direction of the one light while the other light passes through the polarization conversion unit. The other light that has the same polarization direction as the one light is emitted to the outside of the polarization conversion element.
Here, the polarization separation unit and the polarization conversion unit that align the deflection direction of the incident light in substantially one direction are integrated on one base material.
<2> The polarization separation unit is the polarization conversion element according to <1>, wherein the polarization separation unit reflects the other light transmitted through the polarization conversion unit and guides the light to a transmission side of the one light transmitted through the polarization separation unit. .
In the polarization conversion element according to <2>, the polarization separation unit reflects the other light whose polarization direction is converted by the polarization conversion unit. Accordingly, the other light is guided to the same side as the one light in a state having the same polarization direction as the one light.
<3> The polarization conversion element according to any one of <1> to <2>, wherein the polarization conversion unit refracts the other light and guides the light to a transmission side of the one light that is transmitted through the polarization separation unit. .
In the polarization conversion element according to <3>, the polarization conversion unit refracts the other light whose polarization direction is converted by the polarization conversion unit. Accordingly, the other light is guided to the same side as the one light in a state having the same polarization direction as the one light.
<4> The base material has an incident part where incident light is incident and an emission part from which the incident light is emitted, and either the incident part or the emission part has a plurality of protrusions. The polarization separation unit is provided on a part of each of the convex parts, and the polarization conversion unit is provided on the other part of each of the convex parts. Any one of the polarization conversion elements.
In the polarization conversion element according to <4>, the base material has a plurality of the convex portions, and the polarization separation portion and the polarization conversion portion are provided on each of the plurality of convex portions. The incident light incident on each of the convex portions is aligned in a substantially one direction of deflection by the polarization separation portion and the polarization conversion portion provided on the convex portion.
<5> The convex portion has a parallel surface substantially parallel to the traveling direction of the incident light, and a slope that is not parallel to the traveling direction of the incident light, and the polarization separation portion is provided on the slope, and converts the polarization. The unit is the polarization conversion element according to <4>, which is provided on the parallel plane.
In the polarization conversion element according to <5>, the polarization separation unit is provided on the inclined surface, and the polarization conversion unit is provided on the parallel surface. Here, since the parallel plane is parallel to the traveling direction of the incident light, it is difficult for the incident light to directly enter the polarization conversion unit without passing through the polarization separation unit. That is, only the other light reflected by the polarization separation unit is incident on the polarization conversion unit.
<6> The polarization conversion unit according to any one of <1> to <5>, wherein the polarization separation unit and the polarization conversion unit are continuously provided.
In the polarization conversion element according to <6>, since the polarization separation unit and the polarization conversion unit are continuously provided, the incident light can be aligned in a substantially single direction through both. And injected.
<7> The polarization conversion element according to any one of <1> to <6>, wherein the polarization separation unit has a stacked structure in which a plurality of high refractive materials and low refractive materials are alternately stacked.
The polarization conversion element according to <7>, wherein the polarization separation unit having a stacked structure in which a plurality of the high-refractive materials and the low-refractive materials are alternately stacked has the incident light having the predetermined polarization direction. And the other light having another polarization direction can be appropriately separated, the one light can be transmitted, and the other light can be reflected.
<8> The polarization conversion element according to any one of <1> to <7>, wherein the polarization conversion unit is a layer of a material that converts a polarization direction.
In the polarization conversion element according to <8>, the polarization conversion unit that is a layer of the material that converts the polarization direction changes the polarization direction of the other light reflected by the polarization separation unit. Can convert to polarization direction.
<9> The polarization conversion unit is the polarization conversion element according to any one of <1> to <7>, which is a fine uneven structure formed on a base material.
In the polarization conversion element according to <9>, the polarization conversion unit having the fine uneven structure can convert the polarization direction of the other light reflected by the polarization separation unit into the polarization direction of the one light. .
<10> A display device comprising the polarization conversion element according to any one of <1> to <9>.
The display device according to <10> includes the polarization conversion element according to any one of <1> to <9>, and uses light having a uniform polarization direction obtained from the polarization conversion element, Information such as images can be displayed.
本発明によれば、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、構造が簡単で耐久性が高く、構成部材の増加による製造工程の複雑化や、コスト増大、表示装置の大型化を招くことなく、光の利用効率を向上できる偏光変換素子及び該偏光変換素子を備える表示装置を提供することができる。 According to the present invention, the conventional problems can be solved, the object can be achieved, the structure is simple, the durability is high, the manufacturing process is complicated due to the increase in the number of components, the cost is increased, and the display device Thus, it is possible to provide a polarization conversion element capable of improving the light utilization efficiency and a display device including the polarization conversion element.
以下、本発明の偏光変換素子及び該偏光変換素子を備える表示装置について、詳細に説明する。 Hereinafter, the polarization conversion element of the present invention and a display device including the polarization conversion element will be described in detail.
（偏光変換素子）
図１は、本発明の偏光変換素子の概略構成を示す斜視図である。
図１に示すように、本発明の偏光変換素子１は、基材２と、基材２に設けられた偏光分離部３及び偏光変換部４と、を備えてなり、さらに必要に応じて、保護層５などのその他の構成を備えてなる。
このような偏光変換素子１の形態としては、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、偏光板や偏光フィルムなどが挙げられる。
(Polarization conversion element)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a polarization conversion element of the present invention.
As shown in FIG. 1, the polarization conversion element 1 of the present invention includes a base material 2, a polarization separation unit 3 and a polarization conversion unit 4 provided on the base material 2, and further, if necessary, Other configurations such as a protective layer 5 are provided.
There is no restriction | limiting in particular as a form of such a polarization conversion element 1, According to the objective, it can select suitably, For example, a polarizing plate, a polarizing film, etc. are mentioned.
＜基材＞
前記基材２の形状としては、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、長方形状、正方形状、円状などが挙げられる。
基材２は、例えば、図１に示すように、長方形状の外形を有し、入射光が入射する入射部２１と、入射光が射出される射出部２２と、を有する。ここで、入射部２１及び射出部２２のいずれかは、図１に示すように、複数の凸部２３を有する凹凸面２４とされていることが好ましい。
このような凹凸面２４により、基材２の表面積を大きくし、後述する偏光分離部３及び偏光変換部４を設けるためのスペースを確保できる。これにより、偏光変換素子１を小さく、薄くすることが可能となる。
<Base material>
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said base material 2, According to the objective, it can select suitably, For example, rectangular shape, square shape, circular shape etc. are mentioned.
For example, as illustrated in FIG. 1, the base material 2 has a rectangular outer shape, and includes an incident portion 21 into which incident light is incident and an emitting portion 22 from which incident light is emitted. Here, as shown in FIG. 1, it is preferable that one of the incident portion 21 and the emission portion 22 is an uneven surface 24 having a plurality of convex portions 23.
Such an uneven surface 24 can increase the surface area of the substrate 2 and secure a space for providing the polarization separation unit 3 and the polarization conversion unit 4 described later. Thereby, the polarization conversion element 1 can be made small and thin.
基材２の構造としては、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、単層、多層などが挙げられる。
基材２の大きさとしては、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。
基材２の平均厚みとしては、基材２として通常採用される範囲の厚み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が、例えば、１０μｍ〜１０ｍｍが好ましく、５０μｍ〜５ｍｍがより好ましく、１００μｍ〜１ｍｍが特に好ましい。
基材２の平均厚みは、例えば、基材２を測定計で挟んで基材２の厚みを測定する膜厚計、光学的な干渉を利用して基材２の厚みを測定する非接触膜厚計などを使用することにより、測定できる。
There is no restriction | limiting in particular as a structure of the base material 2, According to the objective, it can select suitably, For example, a single layer, a multilayer, etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of the base material 2, According to the objective, it can select suitably.
The average thickness of the base material 2 is not particularly limited as long as it is a thickness in a range usually employed as the base material 2 and can be appropriately selected according to the purpose. For example, 10 μm to 10 mm is preferable, and 50 μm to 5 mm is more preferable, and 100 μm to 1 mm is particularly preferable.
The average thickness of the base material 2 is, for example, a film thickness meter that measures the thickness of the base material 2 with the base material 2 sandwiched by a measuring meter, or a non-contact film that measures the thickness of the base material 2 using optical interference. It can be measured by using a thickness gauge.
基材２の材料としては、透明であり、ある程度の強度を有するものであれば、特に制限はなく、例えば、樹脂、ガラスなどが挙げられる。
柔軟性があり、軽量である点において、基材２が樹脂であることが好ましい。
前記樹脂としては、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、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、熱可塑性エラストマー、又はこれらの共重合体、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
The material of the substrate 2 is not particularly limited as long as it is transparent and has a certain degree of strength, and examples thereof include resin and glass.
In terms of flexibility and light weight, the substrate 2 is preferably a resin.
There is no restriction | limiting in particular as said resin, According to the objective, it can select suitably, For example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, etc. are mentioned.
Examples of the thermoplastic resin include polymethyl methacrylate resin (PMMA), polycarbonate resin, polystyrene resin, MS resin, AS resin, polypropylene resin, polyethylene resin, polyethylene terephthalate resin, polyvinyl chloride resin (PVC), and thermoplastic elastomer. Or a copolymer thereof, a cycloolefin polymer, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
また、従来の樹脂製の偏光フィルムと異なり、偏光変換素子１に耐熱性が付加できる点で、基材２がガラスであることも好ましい。
前記ガラスとしては、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、ＢＫ７などの光学ガラス、コーニング１７３７などの液晶用ガラスなどが挙げられる。
Moreover, unlike the conventional resin-made polarizing film, it is also preferable that the base material 2 is glass at the point which can add heat resistance to the polarization conversion element 1. FIG.
The glass is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include optical glass such as BK7 and liquid crystal glass such as Corning 1737.
また、基材２のヘイズとしては、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が、５０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、１０％以下が特に好ましい。前記ヘイズが５０％を超えると、入射光が基材２を透過しにくくなり、光の利用効率が低下することがある。
ここで、前記「ヘイズ」とは、曇り度合いの値を指し、例えば、ＪＩＳ ７１０５に準拠したヘイズメータ（型番：ＨＺ−１、スガ試験機（株）製）などの測定装置により評価される値である。
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as the haze of the base material 2, Although it can select suitably according to the objective, 50% or less is preferable, 30% or less is more preferable, and 10% or less is especially preferable. If the haze exceeds 50%, it becomes difficult for incident light to pass through the substrate 2 and the light use efficiency may be reduced.
Here, the “haze” refers to the value of the degree of cloudiness, and is a value evaluated by a measuring device such as a haze meter (model number: HZ-1, manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) in accordance with JIS 7105, for example. is there.
＜＜凸部＞＞
前記凸部２３の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、図２に示すように、入射光の進行方向と略平行な平行面２３Ａと、入射光の進行方向と非平行な斜面２３Ｂと、を有することが好ましい。
ただし、凸部２３の形状は、これに限定されることなく、例えば、図３に示すような円弧状の表面２３Ｃを有するものであってもよい。また、例えば、図４に示すような、格子状に配設された四角錐形状であってもよい。
<< Convex section >>
The shape of the convex portion 23 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, as shown in FIG. 2, the parallel surface 23A substantially parallel to the traveling direction of the incident light, and the traveling direction of the incident light And a non-parallel slope 23B.
However, the shape of the convex part 23 is not limited to this, For example, you may have the arc-shaped surface 23C as shown in FIG. Further, for example, a quadrangular pyramid shape arranged in a lattice shape as shown in FIG. 4 may be used.
また、各凸部２３の寸法については、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が、例えば、２つの凸部２３の間隔であるピッチｐ（図２参照）は、１μｍ〜１０ｍｍが好ましく、５μｍ〜５ｍｍがより好ましく、１０μｍ〜１ｍｍが特に好ましい。このピッチｐは、凸部２３の幅に相当する。また、基材２を基準とした高さＨは、１０μｍ〜１０ｍｍが好ましく、５０μｍ〜５ｍｍがより好ましく、１００μｍ〜１ｍｍが特に好ましい。また、基材２に対する凸部２３の仰角θは、５〜７５°が好ましく、１０〜６０°がより好ましく、２０〜４５°が更に好ましく、３０°が特に好ましい。
なお、ピッチｐ、高さＨ、仰角θは、例えば、測定顕微鏡により測定することができる。装置としてはオリンパス社ＳＴＭ６などが挙げられる。
Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the dimension of each convex part 23, Although it can select suitably according to the objective, For example, the pitch p (refer FIG. 2) which is the space | interval of the two convex parts 23 is 1 micrometer-. 10 mm is preferable, 5 μm to 5 mm is more preferable, and 10 μm to 1 mm is particularly preferable. This pitch p corresponds to the width of the convex portion 23. Moreover, 10 micrometers-10 mm are preferable, as for the height H on the basis of the base material 2, 50 micrometers-5 mm are more preferable, and 100 micrometers-1 mm are especially preferable. Moreover, 5-75 degrees is preferable, as for the elevation angle (theta) of the convex part 23 with respect to the base material 2, 10-60 degrees is more preferable, 20-45 degrees is still more preferable, and 30 degrees is especially preferable.
Note that the pitch p, the height H, and the elevation angle θ can be measured, for example, with a measurement microscope. Examples of the apparatus include Olympus STM6.
＜偏光分離部＞
前記偏光分離部３としては、入射光を所定の偏光方向を有する一方の光と他の偏光方向を有する他方の光とに分離し、一方の光を透過させ、他方の光を反射できれば、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が、例えば、高屈折材料（第１の材料）と低屈折材料（第２の材料）とが交互に複数積層された積層構造が、偏光分離能や透過率の点で、好ましい。
<Polarization separation unit>
As the polarization separation unit 3, if the incident light can be separated into one light having a predetermined polarization direction and the other light having another polarization direction, and can transmit one light and reflect the other light, There is no limitation, and it can be appropriately selected according to the purpose. For example, a laminated structure in which a plurality of high refractive materials (first materials) and low refractive materials (second materials) are alternately laminated is polarized light. It is preferable in terms of resolution and transmittance.
＜＜高屈折材料（第１の材料）＞＞
前記高屈折材料（第１の材料）としては、前記低屈折材料（第２の材料）よりも屈折率の高い材料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、金属酸化物、硫化物などが挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＳ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｎＯ２、ＳｎＯ２などが挙げられる。中でも、ＴｉＯ２が、安定性の点で好ましい。
<< High refractive material (first material) >>
The high refractive material (first material) is not particularly limited as long as it has a higher refractive index than the low refractive material (second material), and can be appropriately selected according to the purpose. , Metal oxides, sulfides and the like.
Examples of the metal oxide include TiO 2 , ZrO 2 , ZnS, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , ZnO 2 , SnO 2 and the like. Among these, TiO 2 is preferable in terms of stability.
＜＜低屈折材料（第２の材料）＞＞
前記低屈折材料（第２の材料）としては、前記高屈折材料（第１の材料）よりも屈折率の低い材料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、酸化物、フッ化物、などが挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、ＳｒＦ２などが挙げられる。中でも、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２が、安定性の点で好ましい。
高屈折率材料（第１の材料）と低屈折材料（第２の材料）との屈折率の差としては、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が、例えば、０．１〜１．５が好ましく、０．２〜１がより好ましく、０．３〜０．７が特に好ましい。
高屈折率材料（第１の材料）と低屈折材料（第２の材料）の積層数としては、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が、５〜２００層が好ましく、１０〜１００層がより好ましく、１５〜６０層が特に好ましい。
高屈折率材料（第１の材料）と低屈折材料（第２の材料）の１層の厚みとしては、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が、０．０１〜１０μｍが好ましく、０．０２〜１μｍがより好ましく、０．０３〜０．５μｍが特に好ましい。
本材料の積層は、真空成膜によって行う。通常の光学コーティングと同様に、蒸着やスパッタで行うことが好ましい。それぞれの厚さは、λ／（４ｎ）の奇数倍±λ／（８ｎ）が好ましい。λは、使用する中心波長を示し、ｎはそれぞれの材料の屈折率を示す。
それぞれの膜の表面粗さは、膜形成面の表面粗さの影響を大きく受ける。膜形成面の表面粗さＲａは１μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下がより好ましく、０．０１μｍ以下が特に好ましい。膜形成面の表面粗さが粗すぎる場合、多層薄膜による偏光分離効果が低下してしまう。
<< Low refractive material (second material) >>
The low-refractive material (second material) is not particularly limited as long as it has a lower refractive index than the high-refractive material (first material), and can be appropriately selected according to the purpose. , Oxides, fluorides, and the like.
Examples of the metal oxide include SiO 2 , MgF 2 , CaF 2 , Na 3 AlF 6 , Na 5 Al 3 F 1 4 , and SrF 2 . Among these, SiO 2 and MgF 2 are preferable in terms of stability.
The difference in refractive index between the high refractive index material (first material) and the low refractive index material (second material) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. 1-1.5 are preferable, 0.2-1 are more preferable, and 0.3-0.7 are especially preferable.
The number of layers of the high refractive index material (first material) and the low refractive material (second material) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 5 to 200 layers, 10-100 layers are more preferable, and 15-60 layers are especially preferable.
The thickness of one layer of the high refractive index material (first material) and the low refractive index material (second material) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Is preferable, 0.02-1 micrometer is more preferable, and 0.03-0.5 micrometer is especially preferable.
Lamination of this material is performed by vacuum film formation. It is preferable to carry out by vapor deposition or sputtering as in the case of ordinary optical coating. Each thickness is preferably an odd multiple of λ / (4n) ± λ / (8n). λ indicates a center wavelength to be used, and n indicates a refractive index of each material.
The surface roughness of each film is greatly affected by the surface roughness of the film forming surface. The surface roughness Ra of the film forming surface is preferably 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or less, and particularly preferably 0.01 μm or less. When the surface roughness of the film forming surface is too rough, the polarization separation effect by the multilayer thin film is lowered.
このような偏光分離部３は、例えば、図２に示すように、入射光をＰ波とＳ波に分離し、Ｐ波を所定の偏光方向を有する一方の光として透過させる。一方、Ｓ波を他の偏光方向を有する他方の光として反射し、反射された他方の光は、後述する偏光変換部４へと向かう。 For example, as shown in FIG. 2, the polarization separation unit 3 separates incident light into P wave and S wave, and transmits the P wave as one light having a predetermined polarization direction. On the other hand, the S wave is reflected as the other light having another polarization direction, and the reflected other light travels to the polarization conversion unit 4 described later.
偏光分離部３は、図１から４に示すように、基材２に複数存在する個々の凸部２３の一部に設けられることが好ましい。特に、偏光分離部３は、図２に示すように、凸部２３の斜面２３Ｂに設けられることが好ましい。
また、偏光分離部３は、例えば、図２に示すように、偏光変換部４を透過した他方の光を反射し、偏光分離部３を透過する一方の光の透過側に導光することが好ましい。これにより、他方の光を、一方の光と同一の偏光方向を有した状態において、一方の光と同じ側に射出することができ、偏光方向のみならず進行方向も揃った光を得ることができる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the polarization separation unit 3 is preferably provided on a part of each of the plurality of convex portions 23 existing on the base material 2. In particular, as shown in FIG. 2, the polarization separation unit 3 is preferably provided on the inclined surface 23 </ b> B of the convex portion 23.
Further, for example, as shown in FIG. 2, the polarization separation unit 3 may reflect the other light transmitted through the polarization conversion unit 4 and guide the light to the transmission side of the one light transmitted through the polarization separation unit 3. preferable. As a result, in the state where the other light has the same polarization direction as that of the one light, it is possible to emit the light to the same side as the one light, and to obtain light having not only the polarization direction but also the traveling direction aligned. it can.
なお、図４に示すように、凸部２３が４つの面によって構成される場合、すなわち、凸部２３が、格子状に配設された四角錐形状であった場合は、各凸部２３において、最大３面に偏光分離部３が形成される。
また、いずれの場合においても、各凸部２３において共通した面に偏光分離部３が形成されることが好ましく、図１及び２に示すように、２つの面によって凸部２３が構成される場合においては、断面視でルーバー状をなすように、偏光分離部３の形成位置が構成されることがより好ましい。
In addition, as shown in FIG. 4, when the convex part 23 is comprised by four surfaces, ie, when the convex part 23 was the quadrangular pyramid shape arrange | positioned at the grid | lattice form, in each convex part 23, , The polarization separation unit 3 is formed on the maximum of three surfaces.
In any case, it is preferable that the polarization separation unit 3 is formed on a common surface in each projection 23, and the projection 23 is configured by two surfaces as shown in FIGS. It is more preferable that the formation position of the polarization separation unit 3 is configured so as to form a louver in a cross-sectional view.
＜偏光変換部＞
前記偏光変換部４は、偏光分離部３で反射された他方の光の偏光方向を、偏光分離部３を透過した一方の光の偏光方向に変換し透過させることができれば、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、偏光方向を変換する材料の層（偏光変換材料層）や、基材２に形成された微細凹凸構造などが挙げられる。
<Polarization converter>
The polarization conversion unit 4 is not particularly limited as long as the polarization direction of the other light reflected by the polarization separation unit 3 can be converted into the polarization direction of the one light transmitted through the polarization separation unit 3 and transmitted. For example, a layer of a material that converts the polarization direction (polarization conversion material layer), a fine concavo-convex structure formed on the substrate 2, and the like can be given.
＜＜偏光変換材料層＞＞
前記偏光変換材料層としては、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、位相差膜や波長板、構造性複屈折構造膜などが挙げられる。
前記偏光変換材料層は、簡易に形成できるなどの点で、好ましい。
<< Polarization conversion material layer >>
There is no restriction | limiting in particular as said polarization conversion material layer, According to the objective, it can select suitably, For example, a phase difference film, a wavelength plate, a structural birefringence structure film, etc. are mentioned.
The polarization conversion material layer is preferable in that it can be easily formed.
＜＜微細凹凸構造＞＞
前記微細凹凸構造としては、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、回折格子、構造性複屈折構造などが挙げられる。
前記微細凹凸構造は、耐久性などの点で、好ましい。
<< Fine relief structure >>
There is no restriction | limiting in particular as said fine concavo-convex structure, According to the objective, it can select suitably, For example, a diffraction grating, structural birefringence structure, etc. are mentioned.
The fine concavo-convex structure is preferable in terms of durability.
このような偏光変換部４は、例えば、図２に示すように、偏光分離部３に反射された他方の光（Ｓ波）の偏光方向を、一方の光（Ｐ波）の偏光方向に変換し、最終的にＰ波として他方の光を透過させる。 For example, as shown in FIG. 2, the polarization conversion unit 4 converts the polarization direction of the other light (S wave) reflected by the polarization separation unit 3 into the polarization direction of the one light (P wave). Finally, the other light is transmitted as a P wave.
偏光変換部４は、図１から４に示すように、基材２に複数存在する個々の凸部２３のうち、偏光分離部３と異なる他の一部に設けられることが好ましい。偏光分離部３を凸部２３の一部に設け、偏光変換部４を凸部２３の他の一部に設けることにより、凹凸面２４の広い表面を有効に活用し、偏光変換素子１を小さく、薄くすることが可能になる。 As shown in FIGS. 1 to 4, the polarization conversion unit 4 is preferably provided on another part of the plurality of convex portions 23 existing on the substrate 2, which is different from the polarization separation unit 3. By providing the polarization separation part 3 on a part of the convex part 23 and providing the polarization conversion part 4 on another part of the convex part 23, the wide surface of the uneven surface 24 can be effectively utilized, and the polarization conversion element 1 can be made small. It becomes possible to make it thinner.
特に、偏光変換部４は、図２に示すように、凸部２３の平行面２３Ａに設けられることが好ましい。
もし、入射光が直接に偏光変換部４に入射した場合、この入射光は複数の偏光方向の光が混在したまま、偏光変換素子１から射出されることとなる。このため、通常は、入射光が直接、偏光変換部４に入射しないように制御することが必要となる。このため、全ての入射光が偏光分離部３に入射するように、スリットなどを用いて、入射光の入射位置が制御される。
これに対し、偏光分離部３を斜面２３Ｂに、偏光変換部４を平行面２３Ａに設けた場合には、入射光が入射する部分を制御することが不要となる。平行面２３Ａは入射光の進行方向と平行なので、入射光は直接には偏光変換部４に入射しにくいためである。つまり、偏光変換部４には、偏光分離部３で反射された他方の光のみが入射することとなり、煩雑な入射光の制御をすることなく、効率よく偏向方向の揃った光を得ることができる。
In particular, the polarization conversion unit 4 is preferably provided on the parallel surface 23A of the convex portion 23 as shown in FIG.
If the incident light is directly incident on the polarization conversion unit 4, the incident light is emitted from the polarization conversion element 1 with light in a plurality of polarization directions mixed. For this reason, it is usually necessary to control the incident light so that it does not directly enter the polarization converter 4. For this reason, the incident position of the incident light is controlled using a slit or the like so that all the incident light is incident on the polarization separation unit 3.
On the other hand, when the polarization separation unit 3 is provided on the inclined surface 23B and the polarization conversion unit 4 is provided on the parallel surface 23A, it is not necessary to control the portion where the incident light is incident. This is because the parallel surface 23A is parallel to the traveling direction of the incident light, so that the incident light is difficult to directly enter the polarization converter 4. That is, only the other light reflected by the polarization separation unit 3 is incident on the polarization conversion unit 4, and it is possible to efficiently obtain light with a uniform deflection direction without complicated control of incident light. it can.
また、偏光変換部４は、例えば、図２に示すように、偏光分離部３で反射された他方の光を屈折させ、偏光分離部３を透過する一方の光の透過側に導光することが好ましい。これにより、他方の光を、一方の光と同一の偏光方向を有した状態において、一方の光と同じ側に射出することができ、偏光方向のみならず進行方向も揃った光を得ることができる。
特に、他方の光を大きく屈折させることができる偏光変換部４を用いた場合には、図５に示すように、隣接する偏光分離部３による反射を用いることなく、他方の光を一方の光と同じ側に射出できる。この場合、他方の光を反射させるために偏光分離部３の仰角θを精密に調整する必要がなくなるため好ましい。他方の光を大きく屈折させる偏光変換部４としては、例えば、構造性複屈折膜などが挙げられる。
Further, for example, as shown in FIG. 2, the polarization conversion unit 4 refracts the other light reflected by the polarization separation unit 3 and guides the light to the transmission side of the one light transmitted through the polarization separation unit 3. Is preferred. As a result, in the state where the other light has the same polarization direction as that of the one light, it is possible to emit the light to the same side as the one light, and to obtain light having not only the polarization direction but also the traveling direction aligned. it can.
In particular, when the polarization conversion unit 4 capable of largely refracting the other light is used, as shown in FIG. 5, the other light is converted into one light without using the reflection by the adjacent polarization separation unit 3. Can be injected on the same side. This is preferable because it is not necessary to precisely adjust the elevation angle θ of the polarization separation unit 3 in order to reflect the other light. Examples of the polarization conversion unit 4 that refracts the other light largely include a structural birefringent film.
＜偏光分離部及び偏光変換部の位置関係＞
本発明の偏光変換素子１において、入射光の偏光方向を略一方向に揃える働きをする偏光分離部３及び偏光変換部４は、一の基材２に集約されているので、構造が簡単で耐久性が高く、構成部材の増加による製造工程の複雑化や、コスト増大、表示装置の大型化を招くことなく、光の利用効率を向上できる。
なお、偏光分離部３と偏光変換部４とは、連続して設けられていることが好ましい。
ここで、連続するとは、例えば、図１から５に示すように、偏光分離部３と偏光変換部４とが隣接、密着していることを意味する。なお、例えば、図６に示すように、凸部２３上の一部に、偏光分離部３と偏光変換部４とが重複（積層）して設けられている場合もまた、両者は連続して設けられているといえる。
このように、偏光分離部３と偏光変換部４とが連続して設けられている場合、両者の隙間を介して偏光の混在する入射光がそのまま射出されることがなくなり、入射光は両者を介して射出されるので、効率よく入射光の偏光方向をそろえることができる。
<Positional relationship between polarization separation unit and polarization conversion unit>
In the polarization conversion element 1 of the present invention, the polarization separation unit 3 and the polarization conversion unit 4 that work to align the polarization direction of incident light in substantially one direction are concentrated on one base material 2, so the structure is simple. Durability is high, and the light utilization efficiency can be improved without complicating the manufacturing process due to an increase in the number of components, increasing the cost, and increasing the size of the display device.
Note that the polarization separation unit 3 and the polarization conversion unit 4 are preferably provided continuously.
Here, “continuous” means that, for example, as shown in FIGS. 1 to 5, the polarization separation unit 3 and the polarization conversion unit 4 are adjacent to and in close contact with each other. In addition, for example, as shown in FIG. 6, when the polarization separation unit 3 and the polarization conversion unit 4 are provided to overlap (stack) on a part of the convex portion 23, both are continuously provided. It can be said that it is provided.
In this way, when the polarization separation unit 3 and the polarization conversion unit 4 are provided continuously, incident light mixed with polarized light is not emitted as it is through the gap between them, and the incident light Therefore, it is possible to align the polarization direction of incident light efficiently.
＜その他の構成＞
前記その他の構成としては、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、保護層５、平坦化膜、反射防止膜などが挙げられる。
<Other configurations>
There is no restriction | limiting in particular as said other structure, According to the objective, it can select suitably, For example, the protective layer 5, the planarization film | membrane, an antireflection film etc. are mentioned.
＜＜保護層＞＞
前記保護層５は、例えば、図１に示すように、偏光分離部３及び偏光変換部４が形成された凸部２３（凹凸面２４）を覆うように形成される。保護膜５は、凸部２３（凹凸面２４）を覆うことによって形成された面（保護膜５における凸部２３側と反対側の面）が平坦面５Ａとなっていることが好ましい。この平坦面５Ａは、例えば、基材２の一方の面だけに凸部２３が形成された場合には、基材２の入射部２１に平行となるように形成される。
前記保護層５の材料としては、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、樹脂などが挙げられる。中でも、紫外線硬化樹脂が、生産性や強度の点で好ましい。
前記保護層５の厚みとしては、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が、０．０１〜１０００μｍが好ましく、０．１〜５００μｍがより好ましく、１〜１００μｍが特に好ましい。保護層５の厚みが、０．０１μｍ未満であると、強度が不十分となることがあり、１０００μｍを超えると、反りが発生することがある。
<< Protective layer >>
For example, as shown in FIG. 1, the protective layer 5 is formed so as to cover a convex portion 23 (concave / convex surface 24) on which the polarization separation portion 3 and the polarization conversion portion 4 are formed. It is preferable that the protective film 5 has a flat surface 5 </ b> A on a surface (surface opposite to the convex portion 23 side in the protective film 5) formed by covering the convex portion 23 (uneven surface 24). The flat surface 5 </ b> A is formed so as to be parallel to the incident portion 21 of the substrate 2, for example, when the convex portion 23 is formed on only one surface of the substrate 2.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said protective layer 5, According to the objective, it can select suitably, For example, resin etc. are mentioned. Among these, an ultraviolet curable resin is preferable in terms of productivity and strength.
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said protective layer 5, Although it can select suitably according to the objective, 0.01-1000 micrometers is preferable, 0.1-500 micrometers is more preferable, 1-100 micrometers is especially preferable. If the thickness of the protective layer 5 is less than 0.01 μm, the strength may be insufficient, and if it exceeds 1000 μm, warping may occur.
（偏光変換素子の製造方法）
＜凸部の形成＞
偏光変換素子１を製造するにあたり、基材２上に凸部２３を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
(Method for manufacturing polarization conversion element)
<Formation of convex parts>
In manufacturing the polarization conversion element 1, the method for forming the convex portion 23 on the base material 2 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
基材２及び凸部２３を樹脂で形成する場合には、例えば、（１）ダイより押し出したシート状の樹脂材料を、この樹脂材料の押し出し速度と略同速度で回転する転写ローラ（凸部２３の反転型が表面に形成されている）と、この転写ローラに対向配置され、同速度で回転するニップローラ板とで挟圧し、転写ローラ表面の凹凸形状（凸部２３の型形状）を樹脂材料に転写する形成方法が採用できる。
また、（２）ホットプレスにより、凸部２３の反転型が表面に形成されている転写型板（スタンパー）と樹脂板とを積層し、熱転写によりプレス成形して、凸部２３が形成された基材２を製造する方法が採用できる。
When the base material 2 and the convex portion 23 are formed of resin, for example, (1) a transfer roller (convex portion) that rotates a sheet-like resin material extruded from a die at substantially the same speed as the extrusion speed of the resin material. 23 is formed on the surface) and a nip roller plate that is disposed opposite to the transfer roller and rotates at the same speed so that the uneven shape of the transfer roller surface (the shape of the convex portion 23) is resin. A forming method for transferring to a material can be adopted.
Also, (2) a convex mold 23 was formed by laminating a transfer mold plate (stamper) on which the reversal mold of the convex portion 23 is formed on the surface by hot pressing and a resin plate, and press molding by thermal transfer. A method for manufacturing the substrate 2 can be employed.
さらに、他の製造方法として、（３）透明なフィルム（例えば、ポリエステル、セルロースアシレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィンなど）の表面に、凹凸ローラ（凸部２３の反転型が表面に形成されている）表面の凹凸を転写形成する基材２の製造方法が採用できる。
より具体的には、表面に接着剤と樹脂とが順次塗布されることにより、接着剤層と樹脂層（例えばＵＶ硬化性樹脂）とが２層以上に形成されている透明なフィルムを連続走行させ、この透明なフィルムを回転する凹凸ローラに巻き掛け、樹脂層に凹凸ローラ表面の凹凸を転写し、透明なフィルムが凹凸ローラに巻き掛けられている状態で樹脂層を硬化させる（例えばＵＶ照射する）凹凸状シートの製造方法が採用できる。なお、接着剤はなくてもよい。
Further, as another manufacturing method, (3) a concave-convex roller (an inverted type of the convex portion 23 is formed on the surface of a transparent film (for example, polyester, cellulose acylate, acrylic, polycarbonate, polyolefin, etc.). ) A manufacturing method of the substrate 2 that transfers and forms the surface irregularities can be adopted.
More specifically, continuous running of a transparent film in which an adhesive layer and a resin layer (for example, a UV curable resin) are formed in two or more layers by sequentially applying an adhesive and a resin to the surface. The transparent film is wound around a rotating concavo-convex roller, the unevenness on the surface of the concavo-convex roller is transferred to the resin layer, and the resin layer is cured in a state where the transparent film is wound around the concavo-convex roller (for example, UV irradiation). The manufacturing method of the uneven sheet can be adopted. Note that no adhesive is required.
さらに、他の製造方法として、（４）基材２上に凸部２３が形成された形状の金型を用意し、この金型内に前述の成分の樹脂を流し込み、成形する製造方法が挙げられる。この場合は、基材２上に凸部２３をエンボスローラなどで形成するのではなく、基材２と凸部２３とを一体に成形する製造方法となる。 Further, as another manufacturing method, (4) a manufacturing method in which a mold having a shape in which the convex portion 23 is formed on the substrate 2 is prepared, and the resin having the above-described components is poured into the mold and molded. It is done. In this case, instead of forming the convex portion 23 on the base material 2 with an embossing roller or the like, a manufacturing method in which the base material 2 and the convex portion 23 are formed integrally.
図８は、凸部２３を備えた基材２を製造する装置の一例を示す図である。図８に示すように、この装置８０は、塗布手段８２と、乾燥手段８９と、エンボスローラ８３と、樹脂硬化手段８５とを備えている。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an apparatus for manufacturing the base material 2 having the convex portions 23. As shown in FIG. 8, the apparatus 80 includes a coating unit 82, a drying unit 89, an embossing roller 83, and a resin curing unit 85.
基材２としては、例えば、幅５００ｍｍ、厚み１００μｍの透明なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを使用する。
エンボスローラ８３としては、長さ（基材２の幅方向）が７００ｍｍ、直径が３００ｍｍのＳ４５Ｃ製で表面の材料をニッケルとしたローラを使用する。
エンボスローラ８３表面の略５００ｍｍ幅の全周に、ダイヤモンドバイト（シングルポイント）を使用した切削加工により、エンボスローラ８３の軸方向のピッチが５０μｍの溝が形成される。
溝の断面形状は、頂角が６０°の三角形状で、溝の底部も平坦部分のない９０°の三角形状である。即ち、溝幅は５０μｍであり、溝深さは約２５μｍである。
この溝は、エンボスローラ８３の周方向に継ぎ目がないエンドレスとなるので、このエンボスローラ８３により、基材２に断面が三角形の凸部２３が形成できる。エンボスローラ８３の表面には、溝加工後にニッケルメッキを施す。
塗布手段８２として、エクストルージョンタイプの塗布ヘッド８２Ｃを用いたダイコータを使用している。
塗布液（樹脂液）として、基材２の組成の樹脂液を使用した。塗布液（樹脂液）の湿潤状態の厚みは有機溶剤乾燥後の膜厚が２０μｍになるように、原料槽８２Ａから塗布ヘッド８２Ｃへの各塗布液（樹脂液）の供給量を、供給装置８２Ｂにより制御する。
乾燥手段８９として熱風循環式の乾燥装置を用いた。熱風の温度は１００℃とする。
ニップローラ８４として、直径が２００ｍｍで、表面にゴム硬度が９０度のシリコーンゴムの層を形成したローラを使用した。エンボスローラ８３と、ニップローラ８４とで基材２を押圧するニップ圧（実効のニップ圧）は、０．５Ｐａとする。
樹脂硬化手段８５としては、メタルハライドランプを使用し、１，０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーで照射を行う。
以上により、凸部２３が形成された基材２を作製することができる。
As the substrate 2, for example, a transparent PET (polyethylene terephthalate) film having a width of 500 mm and a thickness of 100 μm is used.
As the embossing roller 83, a roller made of S45C having a length (width direction of the substrate 2) of 700 mm and a diameter of 300 mm and having a surface material of nickel is used.
Grooves with a pitch of 50 μm in the axial direction of the embossing roller 83 are formed on the entire circumference of the surface of the embossing roller 83 by a cutting process using a diamond tool (single point).
The cross-sectional shape of the groove is a triangular shape with an apex angle of 60 °, and the bottom of the groove is a triangular shape with a 90 ° without a flat portion. That is, the groove width is 50 μm and the groove depth is about 25 μm.
Since this groove is endless without a seam in the circumferential direction of the embossing roller 83, the embossing roller 83 can form a convex portion 23 having a triangular cross section on the base material 2. The surface of the embossing roller 83 is subjected to nickel plating after the groove processing.
As the coating means 82, a die coater using an extrusion type coating head 82C is used.
As the coating solution (resin solution), a resin solution having the composition of the substrate 2 was used. The supply amount of each coating solution (resin solution) from the raw material tank 82A to the coating head 82C is adjusted so that the wet thickness of the coating solution (resin solution) is 20 μm after drying the organic solvent. Control by.
As the drying means 89, a hot air circulation type drying apparatus was used. The temperature of the hot air is 100 ° C.
As the nip roller 84, a roller having a diameter of 200 mm and a silicone rubber layer having a rubber hardness of 90 degrees formed on the surface thereof was used. The nip pressure (effective nip pressure) for pressing the substrate 2 with the embossing roller 83 and the nip roller 84 is 0.5 Pa.
As the resin curing means 85, a metal halide lamp is used, and irradiation is performed with an energy of 1,000 mJ / cm 2 .
By the above, the base material 2 in which the convex part 23 was formed can be produced.
＜偏光分離部の形成＞
偏光分離部３の形成方法としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、真空蒸着装置による真空蒸着や、イオンプレーティング、スパッタリングなどが挙げられ、この中でも、真空蒸着やイオンプレーティングが、成膜対象となる凸部２３の一部のみに成膜しやすいために好ましい。
また、蒸着物質の密着性を良くするための前処理として、プラズマ処理や、プライマ処理を成膜したい面に対して行うことが好ましい。
<Formation of polarization separation part>
The method for forming the polarized light separating portion 3 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include vacuum deposition using a vacuum deposition apparatus, ion plating, and sputtering. Among these, Vacuum deposition or ion plating is preferable because it is easy to form a film only on a part of the convex portion 23 to be formed.
Further, as a pretreatment for improving the adhesion of the vapor deposition material, it is preferable to perform a plasma treatment or a primer treatment on a surface on which a film is to be formed.
［真空蒸着装置］
偏光分離部３は、例えば、図９に示すような、通常の真空蒸着装置９０を用いて形成される。
この真空蒸着装置９０は、被蒸着材料である基材２を保持する試料台９１と、蒸着材料９５を加熱し、基材２に対して蒸着させるための坩堝９２と、これらが封入された系を真空にする排気系（図示省略）とを有する。排気系は、例えば、油拡散ポンプ、ロータリーポンプ、及びターボ分子ポンプのいずれか、又は二以上を複合させたものが設置される。これらの中でも、排気手順が簡易な点で、ターボ分子ポンプを採用することが好ましい。また、偏光分離部３の膜厚（層厚）を制御するために、シャッターや膜厚モニターが設置されることが好ましい。
ここで、図１０に示すように、成膜したい部分（例えば、図２における凸部２３の斜面２３Ｂ）に選択的に成膜するために、蒸着源９５と、成膜したい面とが対向するように基材２を設置する。例えば、成膜したい部分が影になってしまう場合には、影にならないような角度に基材２を設置する。
[Vacuum deposition equipment]
The polarized light separating unit 3 is formed using, for example, a normal vacuum deposition apparatus 90 as shown in FIG.
This vacuum vapor deposition apparatus 90 includes a sample stage 91 that holds a base material 2 that is a material to be vapor-deposited, a crucible 92 that heats the vapor deposition material 95 and deposits it on the base material 2, and a system in which these are enclosed. And an exhaust system (not shown) for evacuating. As the exhaust system, for example, any of an oil diffusion pump, a rotary pump, and a turbo molecular pump, or a combination of two or more is installed. Among these, it is preferable to employ a turbo molecular pump in terms of simple exhaust procedure. In order to control the film thickness (layer thickness) of the polarization separation unit 3, it is preferable to install a shutter and a film thickness monitor.
Here, as shown in FIG. 10, in order to selectively form a film on a portion to be formed (for example, the slope 23B of the convex portion 23 in FIG. 2), the vapor deposition source 95 and the surface on which the film is to be formed face each other. Thus, the base material 2 is installed. For example, when the part which wants to form a film becomes a shadow, the base material 2 is installed in the angle which does not become a shadow.
＜偏光変換部の形成＞
偏光変換材料層を偏光変換部４とする場合には、上述の偏光分離部３と同様の方法にて、偏光変換部４を形成することができる。
一方、基材２の微細凹凸形状を偏光変換部４とする場合には、例えば、以下の方法により、偏光変換部４を形成することができる。
すなわち、回折格子が表面に凹凸形状として形成された金型に、紫外線硬化樹脂を均一に塗布し、紫外線硬化することにより凹凸形状を転写して形成する方法が挙げられる。
<Formation of polarization converter>
When the polarization conversion material layer is the polarization conversion unit 4, the polarization conversion unit 4 can be formed by the same method as the polarization separation unit 3 described above.
On the other hand, when making the fine uneven | corrugated shape of the base material 2 into the polarization conversion part 4, the polarization conversion part 4 can be formed with the following method, for example.
That is, there is a method in which an ultraviolet curable resin is uniformly applied to a mold having a diffraction grating formed as an uneven shape on the surface, and the uneven shape is transferred by ultraviolet curing.
＜保護層の形成＞
保護層５の形成方法としては、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が、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、２液硬化樹脂、溶媒によるコーティングで成膜することが好ましく、これらの中でも、紫外線硬化樹脂によって成膜することが好ましい。
硬化前の粘度は、１０ｃｐｓから２，０００ｃｐｓが好ましい。粘度が２，０００ｃｐｓより高いと、保護層５の平坦性が安定せず、粘度が１０ｃｐｓより低いと、必要な保護層５の厚みが得られない。
保護層５と基材２との屈折率差は、０．２以下が好ましく、０．１以下がより好ましく、０．０５以下が更に好ましく、ほぼ同じ屈折率であることが特に好ましい。屈折率差が０．２よりも大きいと、その界面で乱反射が生じるおそれがある。
<Formation of protective layer>
The method for forming the protective layer 5 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably formed by coating with an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a two-component curable resin, or a solvent, Among these, it is preferable to form a film with an ultraviolet curable resin.
The viscosity before curing is preferably 10 cps to 2,000 cps. When the viscosity is higher than 2,000 cps, the flatness of the protective layer 5 is not stable, and when the viscosity is lower than 10 cps, the necessary thickness of the protective layer 5 cannot be obtained.
The refractive index difference between the protective layer 5 and the substrate 2 is preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less, still more preferably 0.05 or less, and particularly preferably substantially the same refractive index. If the refractive index difference is larger than 0.2, irregular reflection may occur at the interface.
以上のようにして、基材２の少なくとも一方の面に、複数の凸部２３が形成され、凸部２３の、斜面２３Ｂに偏光分離層３が、平行面２３Ａに偏光変換部４が形成され、凸部２３を覆うように保護膜５が形成された偏光変換素子１が完成する。 As described above, a plurality of convex portions 23 are formed on at least one surface of the substrate 2, the polarization separation layer 3 is formed on the inclined surface 23 </ b> B, and the polarization converting portion 4 is formed on the parallel surface 23 </ b> A. Then, the polarization conversion element 1 in which the protective film 5 is formed so as to cover the convex portion 23 is completed.
（表示装置）
本発明の表示装置は、前記偏光変換素子を備えるものであれば特に制限はないが、例えば、液晶ディスプレイやプロジェクタなどの、液晶により画像を表示する表示装置などが挙げられる。
(Display device)
The display device of the present invention is not particularly limited as long as it includes the polarization conversion element. Examples thereof include a display device that displays an image with liquid crystal, such as a liquid crystal display or a projector.
本発明の表示装置の概略構成の一例を図７に示す。
表示装置１００は、バックライト１０１、偏光変換素子１、偏光板１０２、液晶パネル１０３、偏光板１０４を、この順に備えた液晶ディスプレイである。
このような表示装置１００において、バックライト１０１から放出された光は、入射光として偏光変換素子１に入射する。入射光は、偏光変換素子１によって、偏光方向が揃えられ、偏光板１０２に入射する。
このとき、偏光板１０２は、偏光変換素子１から射出された入射光を透過するように、入射光の偏光方向に合わせて配置されている。このため、バックライト１０１からの光の多くが、液晶パネル１０３まで到達することとなる。
液晶パネル１０３は、画素ごとに入射光の偏光方向を制御し、所望の画素からの入射光のみが、偏光板１０４を透過して、表示装置１００の外部に射出されることとなる。
従来の表示装置では、バックライトからの光の５０％が偏光板で吸収されていたところ、本発明によれば、偏光変換素子１によって、偏光板１０２への入射光の吸収を大幅に削減し、バックライト１０１からの光の利用効率を飛躍的に向上できる。
An example of a schematic configuration of the display device of the present invention is shown in FIG.
The display device 100 is a liquid crystal display including a backlight 101, a polarization conversion element 1, a polarizing plate 102, a liquid crystal panel 103, and a polarizing plate 104 in this order.
In such a display device 100, light emitted from the backlight 101 enters the polarization conversion element 1 as incident light. Incident light is polarized by the polarization conversion element 1 and is incident on the polarizing plate 102.
At this time, the polarizing plate 102 is arranged according to the polarization direction of the incident light so as to transmit the incident light emitted from the polarization conversion element 1. For this reason, much of the light from the backlight 101 reaches the liquid crystal panel 103.
The liquid crystal panel 103 controls the polarization direction of incident light for each pixel, and only incident light from a desired pixel passes through the polarizing plate 104 and is emitted to the outside of the display device 100.
In the conventional display device, 50% of the light from the backlight is absorbed by the polarizing plate. According to the present invention, the polarization conversion element 1 greatly reduces the absorption of incident light to the polarizing plate 102. The utilization efficiency of light from the backlight 101 can be dramatically improved.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
（実施例）
＜偏光変換素子の作製＞
下記の材料を用い、図２に示すものと略同一の断面構成を有する偏光変換素子を作製した。
基板：表面にピッチ０．９ｍｍ、頂角４０度の凹凸アクリルシート（日本特殊光学樹脂ＬＰ４０）。厚さは２ｍｍ。
偏光変換部：位相差板（エドモンドオプティクス５３３３４−Ｊ）を、光学接着剤（エドモンドオプティクス社製、ＮＯＡ）で貼り付けた。
偏光分離部：次の表１の真空成膜（Ｎｏ．１から順に２０層積層）を実施。図１０の方法により、電子ビーム蒸着法により形成した。蒸着面の表面粗さは０．００５μｍだった。
なお、下層とは、基板側の層の意味である。
(Example)
<Production of polarization conversion element>
A polarization conversion element having substantially the same cross-sectional configuration as shown in FIG. 2 was produced using the following materials.
Substrate: An uneven acrylic sheet (Japanese special optical resin LP40) with a pitch of 0.9 mm and apex angle of 40 degrees on the surface. The thickness is 2mm.
Polarization converter: A retardation plate (Edmond Optics 53334-J) was attached with an optical adhesive (NOA manufactured by Edmund Optics).
Polarized light separation unit: vacuum film formation (20 layers stacked in order from No. 1) shown in Table 1 below. It formed by the electron beam vapor deposition method by the method of FIG. The surface roughness of the vapor deposition surface was 0.005 μm.
The lower layer means a layer on the substrate side.
（評価）
＜偏光変換効率の評価＞
光量計（マルチチャンネル分光器、オーシャンオプティクス社製）で測定。波長５３０ｎｍでの透過率で評価した。
本偏光板（偏光変換素子）の透過率は、６０％であった。
従来型の偏光板（偏光変換素子）では、原理的に５０％以下の透過率となる。原理的な不透過光を５０％とすると、そのうちの少なくとも２０％を活用できたことになる。
(Evaluation)
<Evaluation of polarization conversion efficiency>
Measured with a photometer (multichannel spectrometer, manufactured by Ocean Optics). Evaluation was based on transmittance at a wavelength of 530 nm.
The transmittance of this polarizing plate (polarization conversion element) was 60%.
A conventional polarizing plate (polarization conversion element) has a transmittance of 50% or less in principle. If the principle non-transparent light is 50%, at least 20% of the light can be utilized.
（比較例：エドモンドオプティクス社３８４９３−Ｊ）
エドモンドオプティクス社３８４９３−Ｊは、色素を含有させたポリマーを配向させ、これをフィルムではさんだ構造となっている。
この方式の偏光板（偏光変換素子）は、透過する偏光に直交する成分の光は吸収してしまうため、５０％以上の光を吸収することになる。
透過率を測定したところ、４０％であった。これは、原理的な不透過光を５０％、それ以外の損失１０％と考えることができる。原理的な不透過光５０％のうちの活用率は０％と考えられる。
(Comparative example: Edmund Optics 38493-J)
Edmund Optics 38493-J has a structure in which a polymer containing a pigment is oriented and sandwiched between films.
This type of polarizing plate (polarization conversion element) absorbs light of a component orthogonal to the transmitted polarized light, and therefore absorbs 50% or more of light.
The transmittance was measured and found to be 40%. This can be considered to be 50% for the fundamental opaque light and 10% for the other loss. The utilization rate of 50% of the fundamental opaque light is considered to be 0%.
（シミュレーション結果）
（計算例１）
基板屈折率を１．５、厚さ０．７ｍｍ、偏光変換部を微細な凹凸構造による構造複屈折位相差板とし、偏光分離部を実施例１と同様とした偏光板（偏光変換素子）について、光線追跡シミュレーションソフト「ＺＥＭＡＸ」（ＺＥＭＡＸ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いてシミュレーションを行った。シミュレーション結果としては、本偏光板（偏光変換素子）の透過率が６０％であり、実施例１の結果と同等であった。
なお、微細な凹凸構造は、ＫＯＮＩＫＡ ＭＩＮＯＬＴＡ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＰＯＲＴ ＶＯＬ．３（２００６）にあるようなもので、ピッチ３００ｎｍ、高さ１，５００ｎｍとした。
(simulation result)
(Calculation Example 1)
About a polarizing plate (polarization conversion element) having a substrate refractive index of 1.5, a thickness of 0.7 mm, a polarization conversion portion as a structural birefringence retardation plate having a fine concavo-convex structure, and a polarization separation portion similar to that in Example 1. The simulation was performed using ray tracing simulation software “ZEMAX” (manufactured by ZEMAX Development Corporation). As a simulation result, the transmittance of the present polarizing plate (polarization conversion element) was 60%, which was the same as the result of Example 1.
In addition, a fine concavo-convex structure is used in KONIKA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL. 3 (2006) with a pitch of 300 nm and a height of 1,500 nm.
（計算例２）
基板屈折率を１．５、厚さ０．７ｍｍ、偏光変換部を理想的位相差板とし、偏光分離部を、基板側からＴｉＯ２層（厚み４９．５ｎｍ）及びＳｉＯ２層（厚み８１．２ｎｍ）の繰り返し１０組を積層したもの（合計２０層）とした偏光板（偏光変換素子）について、光線追跡シミュレーションソフト「ＺＥＭＡＸ」（ＺＥＭＡＸ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いてシミュレーションを行った。シミュレーション結果としては、本偏光板（偏光変換素子）の透過率が６４％であった。
なお、理想的位相差板とは、偏光方向を理想的に変化させられる特性を持つ位相差板とした。
(Calculation Example 2)
The substrate refractive index is 1.5, the thickness is 0.7 mm, the polarization conversion unit is an ideal retardation plate, and the polarization separation unit is a TiO 2 layer (thickness 49.5 nm) and a SiO 2 layer (thickness 81. A simulation was performed on a polarizing plate (polarization conversion element) obtained by laminating 10 sets of 2 nm) (20 layers in total) using ray tracing simulation software “ZEMAX” (manufactured by ZEMAX Development Corporation). As a simulation result, the transmittance of the polarizing plate (polarization conversion element) was 64%.
The ideal retardation plate is a retardation plate having a characteristic that the polarization direction can be changed ideally.
（計算例３）
基板を屈折率を１．５、厚さ０．７ｍｍ、偏光変換部を理想的位相差板とし、偏光分離部を、基板側からＴｉＯ２層（厚み４９．５ｎｍ）及びＳｉＯ２層（厚み８１．２ｎｍ）の繰り返し３０組を積層したもの（合計６０層）とした偏光板（偏光変換素子）について、光線追跡シミュレーションソフト「ＺＥＭＡＸ」（ＺＥＭＡＸ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いてシミュレーションを行った。シミュレーション結果としては、本偏光板（偏光変換素子）の透過率が６５％であった。
(Calculation Example 3)
The substrate has a refractive index of 1.5 and a thickness of 0.7 mm, the polarization conversion unit is an ideal retardation plate, and the polarization separation unit is composed of a TiO 2 layer (thickness 49.5 nm) and a SiO 2 layer (thickness 81) from the substrate side. The polarizing plate (polarization conversion element) formed by laminating 30 sets of .2 nm) (60 layers in total) was simulated using a ray tracing simulation software “ZEMAX” (manufactured by ZEMAX Development Corporation). As a simulation result, the transmittance of the polarizing plate (polarization conversion element) was 65%.
（計算例４）
基板を屈折率を１．５、厚さ０．７ｍｍ、偏光変換部を理想的位相差板とし、偏光分離部を、基板側からＴｉＯ２層（厚み４９．５ｎｍ）及びＳｉＯ２層（厚み８１．２ｎｍ）の繰り返し１００組を積層したもの（合計２００層）とした偏光板（偏光変換素子）について、光線追跡シミュレーションソフト「ＺＥＭＡＸ」（ＺＥＭＡＸ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いてシミュレーションを行った。シミュレーション結果としては、本偏光板（偏光変換素子）の透過率が５８％であった。
(Calculation Example 4)
The substrate has a refractive index of 1.5 and a thickness of 0.7 mm, the polarization conversion unit is an ideal retardation plate, and the polarization separation unit is composed of a TiO 2 layer (thickness 49.5 nm) and a SiO 2 layer (thickness 81) from the substrate side. The polarizing plate (polarization conversion element) obtained by laminating 100 sets of .2 nm) (200 layers in total) was simulated using a ray tracing simulation software “ZEMAX” (manufactured by ZEMAX Development Corporation). As a simulation result, the transmittance of the present polarizing plate (polarization conversion element) was 58%.
（計算例５）
基板を屈折率を１．５、厚さ０．７ｍｍ、偏光変換部を理想的位相差板とし、偏光分離部を、基板側からＴｉＯ２層（厚み４９．５ｎｍ）及びＳｉＯ２層（厚み８１．２ｎｍ）の繰り返し１５０組を積層したもの（合計３００層）とした偏光板（偏光変換素子）について、光線追跡シミュレーションソフト「ＺＥＭＡＸ」（ＺＥＭＡＸ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いてシミュレーションを行った。シミュレーション結果としては、本偏光板（偏光変換素子）の透過率が５１％であった。
(Calculation Example 5)
The substrate has a refractive index of 1.5 and a thickness of 0.7 mm, the polarization conversion unit is an ideal retardation plate, and the polarization separation unit is composed of a TiO 2 layer (thickness 49.5 nm) and a SiO 2 layer (thickness 81) from the substrate side. The polarizing plate (polarization conversion element) formed by laminating 150 sets of .2 nm) (total 300 layers) was simulated using a ray tracing simulation software “ZEMAX” (manufactured by ZEMAX Development Corporation). As a simulation result, the transmittance of the polarizing plate (polarization conversion element) was 51%.
本発明所定の構成を備えた実施例の偏光変換素子は、所定の構成を欠く比較例の偏光変換素子に比べ、きわめて優れた偏光変換効率を有することがわかる。
具体的には、比較例の偏光変換素子では、６０％以上の光が偏光変換素子を透過できずに失われるのに対し、実施例の偏光変換素子では、光の損失は５０％以下であり、比較例の約５／６に抑えられている。
It can be seen that the polarization conversion element of the example having the predetermined configuration of the present invention has extremely superior polarization conversion efficiency as compared with the polarization conversion element of the comparative example lacking the predetermined configuration.
Specifically, in the polarization conversion element of the comparative example, 60% or more of light is lost without being transmitted through the polarization conversion element, whereas in the polarization conversion element of the example, the light loss is 50% or less. It is suppressed to about 5/6 of the comparative example.
本発明の偏光変換素子及び該偏光変換素子を備える表示装置は、構造が簡単で耐久性が高く、構成部材の増加による製造工程の複雑化や、コスト増大、表示装置の大型化を招くことなく、光の利用効率を向上することができる偏光変換素子及び該偏光変換素子を備える表示装置として好適に利用することができる。 The polarization conversion element of the present invention and the display device including the polarization conversion element have a simple structure and high durability, without complicating the manufacturing process due to an increase in the number of components, increasing costs, and increasing the size of the display device. It can be suitably used as a polarization conversion element capable of improving the light utilization efficiency and a display device including the polarization conversion element.
１ 偏光変換素子
２ 基材
３ 偏光分離部
４ 偏光変換部
５ 保護層
５Ａ 平坦面
２１ 入射部
２２ 射出部
２３ 凸部
２３Ａ 平行面
２３Ｂ 斜面
２４ 凹凸面
８０ 製造装置
８２ 塗布手段
８２Ａ 原料槽
８２Ｂ 供給装置
８２Ｃ 塗布ヘッド
８３ エンボスローラ
８４ ニップローラ
８５ 樹脂硬化手段
８９ 乾燥手段
９０ 真空蒸着装置
９１ 試料台
９２ 坩堝
９５ 蒸着材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarization conversion element 2 Base material 3 Polarization separation part 4 Polarization conversion part 5 Protective layer 5A Flat surface 21 Incident part 22 Ejection part 23 Convex part 23A Parallel surface 23B Slope 24 Concavity and convexity surface 80 Manufacturing apparatus 82 Coating means 82A Raw material tank 82B Supply apparatus 82C Coating head 83 Embossing roller 84 Nip roller 85 Resin curing means 89 Drying means 90 Vacuum vapor deposition device 91 Sample stage 92 Crucible 95 Vapor deposition material
Claims (10)
前記偏光分離部は、前記入射光を所定の偏光方向を有する一方の光と他の偏光方向を有する他方の光とに分離し、前記一方の光を透過させ、前記他方の光を反射し、
前記偏光変換部は、前記偏光分離部で反射された前記他方の光の偏光方向を前記一方の光の偏光方向に変換し透過させる
ことを特徴とする偏光変換素子。 A polarization conversion element that includes a base material, and a polarization separation unit and a polarization conversion unit provided on the base material, and emits light with the incident light incident in a substantially uniform direction.
The polarization separation unit separates the incident light into one light having a predetermined polarization direction and the other light having another polarization direction, transmits the one light, reflects the other light,
The polarization converter converts the polarization direction of the other light reflected by the polarization separation unit into a polarization direction of the one light and transmits the polarization direction.
請求項１に記載の偏光変換素子。 The polarization conversion element according to claim 1, wherein the polarization separation unit reflects the other light transmitted through the polarization conversion unit and guides the light to a transmission side of the one light transmitted through the polarization separation unit.
請求項１から２のいずれかに記載の偏光変換素子。 The polarization conversion element according to claim 1, wherein the polarization conversion unit refracts the other light and guides the light to a transmission side of the one light that is transmitted through the polarization separation unit.
前記入射部及び前記射出部のいずれかは、複数の凸部を有する凹凸面であり、
偏光分離部は、それぞれの前記凸部の一部に設けられ、
偏光変換部は、それぞれの前記凸部の他の一部に設けられている
請求項１から３のいずれかに記載の偏光変換素子。 The substrate has an incident part where incident light is incident, and an emission part from which the incident light is emitted,
Either of the incident part and the emission part is an uneven surface having a plurality of convex parts,
The polarization separation unit is provided in a part of each of the convex portions,
The polarization conversion element according to claim 1, wherein the polarization conversion unit is provided on another part of each of the convex portions.
偏光分離部は、前記斜面に設けられ、
偏光変換部は、前記平行面に設けられている
請求項４に記載の偏光変換素子。 The convex portion has a parallel surface substantially parallel to the traveling direction of the incident light, and a slope that is non-parallel to the traveling direction of the incident light,
The polarization separation unit is provided on the slope,
The polarization conversion element according to claim 4, wherein the polarization conversion unit is provided on the parallel plane.
請求項１から５のいずれかに記載の偏光変換素子。 The polarization conversion element according to claim 1, wherein the polarization separation unit and the polarization conversion unit are provided continuously.
請求項１から６のいずれかに記載の偏光変換素子。 The polarization conversion element according to any one of claims 1 to 6, wherein the polarization separation section has a laminated structure in which a plurality of high refractive materials and low refractive materials are alternately laminated.
請求項１から７のいずれかに記載の偏光変換素子。 The polarization conversion element according to claim 1, wherein the polarization conversion unit is a layer of a material that converts a polarization direction.
請求項１から７のいずれかに記載の偏光変換素子。 The polarization conversion element according to any one of claims 1 to 7, wherein the polarization conversion unit is a fine concavo-convex structure formed on a base material.
ことを特徴とする表示装置。
A display device comprising the polarization conversion element according to claim 1.
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