JP2012078820A - Wire grid polarizer having a color filter function - Google Patents

Wire grid polarizer having a color filter function Download PDF

Info

Publication number
JP2012078820A
JP2012078820A JP2011195702A JP2011195702A JP2012078820A JP 2012078820 A JP2012078820 A JP 2012078820A JP 2011195702 A JP2011195702 A JP 2011195702A JP 2011195702 A JP2011195702 A JP 2011195702A JP 2012078820 A JP2012078820 A JP 2012078820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire grid
grid polarizer
light
lines
lattice
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.)
Withdrawn
Application number
JP2011195702A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Saswatee Banerjee
シャッショティー バナジー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2011195702A priority Critical patent/JP2012078820A/en
Publication of JP2012078820A publication Critical patent/JP2012078820A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire grid polarizer capable of reducing processes when it is used for manufacturing liquid crystal display panels.SOLUTION: The wire grid polarizer is composed of multiple metal lines to be grid lines on a substrate which are arranged in parallel with a shorter period than light waves. The shape of a cross section when cutting it at a vertical face to the longitudinal direction of the grid lines is a polygon. The polygon has six or more vertices, an angle formed between two adjacent sides is 90° or 270° and at least one of the angles formed by two adjacent sides is 270°among the angles formed by two adjacent sides.

Description

本発明は、ワイヤグリッド偏光子に関する。特に、面光源照明装置、ディスプレイおよびプロジェクターに好適なワイヤグリッド偏光子に関する。   The present invention relates to a wire grid polarizer. In particular, the present invention relates to a wire grid polarizer suitable for a surface light source illumination device, a display, and a projector.

ワイヤグリッド偏光子は、面光源照明装置、ディスプレイおよびプロジェクターにおいて、光を偏光させる偏光子として用いられている。液晶ディスプレイパネルにおいては、各画素の液晶層がバックライトから出射した光を透過させたり遮断したりして光シャッターの役割を果たして表示を行っており、液晶層が光シャッターの役割を果たせるように、液晶層を挟んで、互いに偏光方向が垂直であるような2枚の偏光子が設置されている。   The wire grid polarizer is used as a polarizer for polarizing light in a surface light source illumination device, a display, and a projector. In the liquid crystal display panel, the liquid crystal layer of each pixel transmits and blocks the light emitted from the backlight to display as a light shutter, so that the liquid crystal layer can function as a light shutter. Two polarizers having a polarization direction perpendicular to each other are provided with a liquid crystal layer interposed therebetween.

一方、2枚の偏光子に挟まれた液晶層を透過した光、各画素に設けられたカラーフィルターを通過して所望の色の光となり、カラー表示を実現している。   On the other hand, light transmitted through a liquid crystal layer sandwiched between two polarizers and light of a desired color are transmitted through a color filter provided in each pixel, thereby realizing color display.

ここで、ワイヤグリッド偏光子は、ガラス等からなる基板上に格子線となる多数の金属の線(ワイヤ)を、光の波長より短い周期(格子線の周期は、格子線の幅と格子線同士の間隔の和。)で平行に配置した回折格子からなる。ワイヤグリッド偏光子は、光源から出射し、ワイヤグリッド偏光子を透過する光のうち、格子線と平行な方向に電場が振動する光を反射し、格子線と垂直な方向に電場が振動する光を透過し、光源から出射された光から偏光光を生成する。   Here, the wire grid polarizer has a number of metal lines (wires) serving as grid lines on a substrate made of glass or the like, and a period shorter than the wavelength of light (the period of the grid lines is the width of the grid lines and the grid lines). It is composed of diffraction gratings arranged in parallel with each other. The wire grid polarizer reflects the light whose electric field oscillates in the direction parallel to the grid lines out of the light emitted from the light source and transmitted through the wire grid polarizer, and the electric field oscillates in the direction perpendicular to the grid lines Then, polarized light is generated from the light emitted from the light source.

液晶ディスプレイパネルにおいては、偏光子、カラーフィルター以外に、ディスプレイとして高い品位の視認性を確保するために、多数の層が積層されており、構成が複雑であり、また製造にあたり多数の工程が必要であるので、構成する層を減少させるなどして工程を減少させることが製造上の課題となっている。   In the liquid crystal display panel, in addition to the polarizer and color filter, in order to ensure high-quality visibility as a display, a large number of layers are laminated, the structure is complicated, and many processes are required for manufacturing. Therefore, it is a manufacturing problem to reduce the number of steps by reducing the number of constituent layers.

このような問題点を解決しうるワイヤグリッド偏光子として、カラーフィルター層を有するカラーフィルター基板の内部に形成されたワイヤグリッド偏光子が提案されている。カラーフィルター層と一体化することにより、液晶層への貼合の工程が減少する(特許文献1参照。)。しかしながら、ワイヤグリッド偏光子として、製造工程をさらに減少させることができるものが求められていた。   As a wire grid polarizer capable of solving such problems, a wire grid polarizer formed in a color filter substrate having a color filter layer has been proposed. By integrating with the color filter layer, the step of bonding to the liquid crystal layer is reduced (see Patent Document 1). However, a wire grid polarizer that can further reduce the manufacturing process has been demanded.

特開2009−42319号公報JP 2009-42319 A

本発明の目的は、液晶ディスプレイパネルの製造に用いた場合に、工程を減少させ得るワイヤグリッド偏光子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a wire grid polarizer that can reduce the number of steps when used in the manufacture of a liquid crystal display panel.

そこで、本発明者は、ワイヤグリッド偏光子に、偏光とは別の機能を付加し、層の数を減らして液晶ディスプレイパネルの製造の工程を減少させることを思いついた。そして、鋭意検討の結果、ワイヤグリッド偏光子を構成する金属の線からなる格子線の断面形状を、従来の単純な矩形や円形ではなく、より複雑な形状とすることにより、ワイヤグリッド偏光子がカラーフィルターの機能を発揮し、かかるワイヤグリッド偏光子は、偏光子とカラーフィルターを兼ねさせることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventor has come up with the idea of adding a function different from polarization to the wire grid polarizer and reducing the number of layers to reduce the manufacturing process of the liquid crystal display panel. As a result of intensive studies, the cross-sectional shape of the grid lines made of the metal lines constituting the wire grid polarizer is made more complicated than the conventional simple rectangle or circle, so that the wire grid polarizer The present inventors have found that such a wire grid polarizer can function as both a polarizer and a color filter, and has completed the present invention.

すなわち本発明は、次の[1]〜[7]を提供する。
[1] 基板上に格子線となる多数の金属の線を、光の波長より短い周期で平行に配置されてなるワイヤグリッド偏光子であって、格子線の長手方向に対して垂直な面で切断した場合の断面の形状が多角形であり、該多角形は6個以上の頂点を有し、隣り合う2辺のなす角が90°または270°であり、前記隣り合う2辺のなす角のうち少なくとも一つが270°であるワイヤグリッド偏光子。
[2] 断面の寸法と格子線の周期が、可視光のうちの特定の波長に対して偏光効果とカラーフィルター効果を同時に発生させるように調整された[1]に記載のワイヤグリッド偏光子。
[3] 格子線の周期が、0nmを越え700nm以下である[1]または[2]に記載のワイヤグリッド偏光子。
[4] 格子線の高さ(格子線と基板の界面に垂直な方向の長さ)が格子線の周期の10倍以下である[1]〜[3]のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。
[5] フィルファクターが0を越え0.99以下である[1]〜[4]のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。
[6] 基板上の格子線が樹脂により覆われている[1]〜[5]のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子を用いてなり、入射光を偏光させることができ、かつナロー・バンド光学フィルターとして作用する素子。
That is, the present invention provides the following [1] to [7].
[1] A wire grid polarizer in which a large number of metal lines serving as grid lines are arranged in parallel with a period shorter than the wavelength of light on a substrate, and the plane is perpendicular to the longitudinal direction of the grid lines. The shape of the cross section when cut is a polygon, the polygon has six or more vertices, the angle formed by two adjacent sides is 90 ° or 270 °, and the angle formed by the two adjacent sides A wire grid polarizer, at least one of which is 270 °.
[2] The wire grid polarizer according to [1], in which a cross-sectional dimension and a period of a lattice line are adjusted so as to simultaneously generate a polarization effect and a color filter effect for a specific wavelength of visible light.
[3] The wire grid polarizer according to [1] or [2], wherein the period of the lattice line is more than 0 nm and not more than 700 nm.
[4] The wire grid polarization according to any one of [1] to [3], wherein the height of the lattice line (the length in the direction perpendicular to the interface between the lattice line and the substrate) is 10 times or less the period of the lattice line Child.
[5] The wire grid polarizer according to any one of [1] to [4], wherein the fill factor exceeds 0 and is 0.99 or less.
[6] The wire grid polarizer according to any one of [1] to [5], wherein a lattice line on the substrate is covered with a resin.
[7] An element comprising the wire grid polarizer according to any one of [1] to [6], capable of polarizing incident light and acting as a narrow band optical filter.

本発明のワイヤグリッド偏光子は、偏光子とカラーフィルターの機能を兼ねているので、液晶ディスプレイパネルの製造に用いた場合に、従来のものより工程を減少させ得るので、工業的に有用である。また、カラーフィルターが必要なものであれば、本発明のワイヤグリッド偏光子は、本発明の面光源照明装置、ディスプレイおよびプロジェクターに用いることができる。   Since the wire grid polarizer of the present invention has both functions of a polarizer and a color filter, it is industrially useful when used in the production of a liquid crystal display panel because the number of steps can be reduced compared to the conventional one. . If a color filter is required, the wire grid polarizer of the present invention can be used for the surface light source illumination device, display and projector of the present invention.

ワイヤグリッド偏光子と入射光を示す模式図。格子線の長手方向の軸に垂直な断面40を有する平行な薄い金属の線(格子線)20が基板10上に横たえて配置されている。2本の金属の線の間および金属の線の上方に存在する周囲の媒体30は空気または樹脂であってよい。The schematic diagram which shows a wire grid polarizer and incident light. Parallel thin metal lines (grid lines) 20 having a cross-section 40 perpendicular to the longitudinal axis of the grid lines are arranged on the substrate 10. The surrounding medium 30 present between the two metal lines and above the metal lines may be air or resin. 本発明のワイヤグリッド偏光子の格子線の断面の形状を3つの矩形の組み合わせで構成する方法の2つの例を示す図。a)矩形が基板に対して垂直な辺を共有するように組み合わされた例。b)矩形が基板に対して平行な辺を共有するように組み合わされた例。The figure which shows two examples of the method of comprising the shape of the cross section of the lattice line of the wire grid polarizer of this invention with a combination of three rectangles. a) An example in which rectangles are combined so as to share a side perpendicular to the substrate. b) An example in which rectangles are combined so as to share sides parallel to the substrate. 格子線の長手方向に対して垂直な面で切断した場合の本発明のワイヤグリッド偏光子の格子線の断面の形状であって様々な複雑な形状(Shape1からShape10)を例示した図。示されたいずれの断面の形状も図2のa)およびb)に示されたような方法により矩形を組み合わせて構成することができる。The figure which illustrated the shape of the cross section of the grid line of the wire grid polarizer of this invention at the time of cut | disconnecting with the surface perpendicular | vertical with respect to the longitudinal direction of a grid line, and various complicated shapes (Shape1 to Shape10). Any of the cross-sectional shapes shown can be configured by combining rectangles by the method as shown in FIGS. 2a and 2b. 実施例のシミュレーション結果を示し、pモードの光透過率の波長依存性を示す図。3種類の偏光子がカラーフィルターとして機能していることを示している。The figure which shows the simulation result of an Example and shows the wavelength dependence of the light transmittance of p mode. It shows that three types of polarizers function as color filters. 実施例のシミュレーション結果を示し、sモードの光透過率の波長依存性を示す図。3種類の偏光子が偏光子として機能し、sモードの光を遮断していることを示している。The figure which shows the simulation result of an Example and shows the wavelength dependence of the light transmittance of s mode. It shows that three types of polarizers function as polarizers and block s-mode light. 比較例のシミュレーション結果を示し、格子線の断面の形状が長方形の単純なワイヤグリッド偏光子が、その全面が屈折率1.5の樹脂(周囲の媒体)で周囲を囲まれた場合のpモードの透過スペクトルを示す図。The simulation result of the comparative example is shown, and a p-mode in the case where a simple wire grid polarizer having a rectangular cross-sectional shape is surrounded by a resin (surrounding medium) having a refractive index of 1.5 on the entire surface The transmission spectrum of FIG.

本発明は、入射光の偏光性とスペクトルの両方を同時に選択する能力のある光学デバイスに関する。特に、本発明は、直線偏光した特定波長領域の光を選択的に透過する光学デバイスに関する。   The present invention relates to an optical device capable of simultaneously selecting both polarization and spectrum of incident light. In particular, the present invention relates to an optical device that selectively transmits linearly polarized light in a specific wavelength region.

本発明のワイヤグリッド偏光子は、液晶ディスプレイに用いることができる。従来の液晶ディスプレイには、偏光子とカラーフィルターは別々に用いられている。従来から用いられている偏光子は、PVA製であり、入射光うちの不要な偏光を有する光を取り除く結果、入射光の半分が透過せず利用されていない。また、従来から用いられているカラーフィルターは、染料により色を発現させており、光の透過率が高いとは言えなかった。さらに、従来から用いられているカラーフィルターは、染料が熱で分解するのを避けるために、液晶を封入したパネルからの距離を長く設計される場合があり、観察者が画面の斜め横方向から画面を見た場合、液晶パネルの画素とカラーフィルターの画素が、ずれて見える問題(parallax error)が生じることがあった。   The wire grid polarizer of the present invention can be used for a liquid crystal display. In a conventional liquid crystal display, a polarizer and a color filter are used separately. Conventionally used polarizers are made of PVA, and as a result of removing light having unnecessary polarization from incident light, half of the incident light is not transmitted and is not used. Moreover, the color filter used conventionally has expressed color with dye, and it cannot be said that the light transmittance is high. In addition, the color filters used in the past may be designed to have a longer distance from the panel in which the liquid crystal is sealed in order to prevent the dye from being decomposed by heat. When looking at the screen, there was a problem that the pixels of the liquid crystal panel and the pixels of the color filter appear to be misaligned (parallax error).

本発明のワイヤグリッド偏光子は、偏光子とカラーフィルターを兼ねているので、偏光子とカラーフィルターを別々にした場合より光透過率が高くなる。
本発明のワイヤグリッド偏光子の格子線は、アルミニウムなどの金属で構成されるので、染料を用いてなる従来のカラーフィルターに比べて熱に強い。それゆえ、偏光子およびカラーフィルターを兼ねる部材である本発明のワイヤグリッド偏光子は、光源の近くに設置することができ、parallax errorのような熱の発生に起因する問題が軽減できる。
Since the wire grid polarizer of the present invention serves both as a polarizer and a color filter, the light transmittance is higher than when the polarizer and the color filter are separately provided.
Since the grid lines of the wire grid polarizer of the present invention are made of metal such as aluminum, they are more resistant to heat than conventional color filters using dyes. Therefore, the wire grid polarizer of the present invention, which is a member serving both as a polarizer and a color filter, can be installed near the light source, and problems caused by the generation of heat such as parallax error can be reduced.

本発明のワイヤグリッド偏光子は、基板上に格子線となる多数の金属の線を、光の波長より短い周期で平行に配置されてなるワイヤグリッド偏光子であって、格子線の長手方向に対して垂直な面で切断した場合の断面の形状が多角形であり、該多角形は6個以上の頂点を有し、隣り合う2辺のなす内角が90°または270°であり、前記隣り合う2辺のなす内角のうち少なくとも一つが270°であることを特徴とする。   The wire grid polarizer of the present invention is a wire grid polarizer in which a large number of metal lines serving as grid lines on a substrate are arranged in parallel with a period shorter than the wavelength of light, and in the longitudinal direction of the grid lines. The cross-sectional shape when cut along a plane perpendicular to the polygon is a polygon, the polygon has six or more vertices, and the inner angle formed by two adjacent sides is 90 ° or 270 °, At least one of the inner angles formed by the two sides is 270 °.

格子線の断面形状は、幅(基板と格子線の界面に平行な方向の辺の長さ)と高さ(基板と格子線の界面に垂直な方向の辺の長さ)の両方または一方が異なる3つの矩形を組み合わせて形成されるということもできる。また各矩形の材料を異ならせることもできる。   The cross-sectional shape of the grid line is either the width (the length of the side in the direction parallel to the interface between the substrate and the grid line) and the height (the length of the side in the direction perpendicular to the interface between the substrate and the grid line) or one of them. It can also be said that three different rectangles are combined. In addition, each rectangular material can be made different.

隣り合う2辺のなす内角が270°の頂点(以下、隣り合う2辺のなす内角が270°の頂点を「内角270°頂点」、隣り合う2辺のなす内角が90°の頂点を「内角90°頂点」ということがある。)が2つ以上である断面の形状の中で、最も好ましいものは、内角270°頂点が、互いに隣接するかまたは、内角90°頂点を間に偶数個はさんで位置する形状である。場合によっては、互いに隣接する内角270°頂点は3個の内角90°頂点をはさんで位置することがある(例えば、図3のshape4およびshape10の場合である。)。   A vertex whose inner angle between two adjacent sides is 270 ° (hereinafter, a vertex whose inner angle between two adjacent sides is 270 ° is an “inner angle 270 ° vertex”, and a vertex whose inner angle between two adjacent sides is 90 ° is referred to as an “inner angle” Among the cross-sectional shapes having two or more “90 ° vertices”, the most preferable one is that the inner angle 270 ° vertices are adjacent to each other, or an even number between the inner angle 90 ° vertices. It is a shape located in In some cases, the inner angle 270 ° apexes adjacent to each other may be located across the three inner angle 90 ° apexes (for example, in the case of shape 4 and shape 10 in FIG. 3).

ワイヤグリッドは金属0次回折格子としても知られ、格子線となる細い金属線を一定の周期で平行に並べたものである。図1の模式図に示したとおり、金属線の長手方向に垂直な方向(pモードと呼ばれる。)の光を透過し、金属線の長手方向に平行な方向(sモードと呼ばれる。)の光を反射するので、ワイヤグリッド偏光子は偏光作用を発現する。   The wire grid is also known as a metal zeroth-order diffraction grating, and is formed by arranging thin metal wires as lattice lines in parallel at a constant period. As shown in the schematic diagram of FIG. 1, light in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the metal line (referred to as p-mode) is transmitted and light in a direction parallel to the longitudinal direction of the metal line (referred to as s-mode). Therefore, the wire grid polarizer exhibits a polarizing action.

本発明者のシミュレーションによれば、本発明のワイヤグリッド偏光子の、pモードの透過スペクトルは、ナロー・バンド光学フィルター(狭い波長範囲の光を透過させるフィルター)の特性を示す、特に特定の波長範囲の光を透過することができる。すなわち、透過ピーク波長が特定の波長であり、透過ピーク波長として設計された波長から外れた波長の光を透過しない。   According to the inventor's simulation, the transmission spectrum of the p-mode of the wire grid polarizer of the present invention exhibits the characteristics of a narrow band optical filter (a filter that transmits light in a narrow wavelength range), particularly at a specific wavelength. A range of light can be transmitted. That is, the transmission peak wavelength is a specific wavelength, and light having a wavelength outside the wavelength designed as the transmission peak wavelength is not transmitted.

本発明のワイヤグリッド偏光子は、入射光に対する偏光子としての機能と、入射光に対するカラーフィルターとしての機能を有する。2つめの機能は、液晶ディスプレイのカラーフィルターと同様の機能である。本発明のワイヤグリッド偏光子は、液晶ディスプレイにおける偏光子の機能とカラーフィルターの機能をあわせ持つのである。   The wire grid polarizer of the present invention has a function as a polarizer for incident light and a function as a color filter for incident light. The second function is the same function as the color filter of the liquid crystal display. The wire grid polarizer of the present invention has both the function of a polarizer and the function of a color filter in a liquid crystal display.

上記によれば、可視光および近赤外光において、狭い波長範囲の透過ピークを示す、さらに効果的な偏光子兼カラーフィルターを、本発明のワイヤグリッド偏光子に基づいて設計することができる。そして、そのように設計されたものも、製造は容易なのである。   Based on the above, it is possible to design a more effective polarizer and color filter that shows a transmission peak in a narrow wavelength range in visible light and near infrared light based on the wire grid polarizer of the present invention. And even those designed in that way are easy to manufacture.

偏光子兼カラーフィルターの光学特性を調整することができる一つの方法は、構造に変数を加えて設計することである。格子線の断面が長方形である従来のワイヤグリッド偏光子は0次の回折格子である。そのような従来のワイヤグリッド偏光子は、設計上の変数は3つ、すなわち、格子線の周期、格子線の高さおよびフィルファクターである。本発明のワイヤグリッド偏光子においては、さらに多数の設計上の変数を加えることにより、設計に自由度を加えることができる。例えば、格子線の断面を構成する様々な矩形の長さ、幅と、さらには材料を、偏光子兼カラーフィルターの求められる特性に合致するように変更することができる。   One way to adjust the optical properties of the polarizer / color filter is to design the structure with variables. A conventional wire grid polarizer in which the cross section of the grating line is rectangular is a zero order diffraction grating. Such conventional wire grid polarizers have three design variables: grid line period, grid line height, and fill factor. In the wire grid polarizer of the present invention, a degree of freedom can be added to the design by adding more design variables. For example, the length, width, and material of the various rectangles that make up the cross section of the grid lines can be changed to match the required properties of the polarizer and color filter.

その金属線の断面形状は、従来は長方形であった。従って、設計上の変数は、金属線の周期と、長方形の断面の幅と高さだけであった。ここで本発明者らは、金属線の断面形状を変化させることにより、偏光子としての機能に加えて、カラーフィルターとしての機能を同時に発現させることができることを、FDTD法を用いて電磁波のシミュレーションを行って見出した。   The cross-sectional shape of the metal wire has conventionally been a rectangle. Therefore, the only design variables were the period of the metal wire and the width and height of the rectangular cross section. Here, the inventors of the present invention can simulate the function of a color filter in addition to the function of a polarizer by changing the cross-sectional shape of the metal wire. And found it.

断面形状が長方形である従来のワイヤグリッド偏光子も、カラーフィルター機能は発現するが、透過率の波長依存性を示す曲線のピークは幅広いものであった。つまり、透過させる目的とする光以外の波長の光を透過させる割合が多いのである。例えば、透過させる目的とする光の波長が540nmであると、発明者が行ったシミュレーションによると、700nmにおける透過率は30%にもなる。本発明のワイヤグリッド偏光子は、透過率の波長依存性を示す曲線のピークの幅が、従来のワイヤグリッド偏光子よりずっと狭いものとなるのである。   A conventional wire grid polarizer having a rectangular cross-sectional shape also exhibits the color filter function, but the peak of the curve indicating the wavelength dependence of transmittance is wide. In other words, there is a large proportion of transmitting light having a wavelength other than the intended light to be transmitted. For example, if the wavelength of light to be transmitted is 540 nm, the transmittance at 700 nm is 30% according to the simulation conducted by the inventors. In the wire grid polarizer of the present invention, the width of the peak of the curve indicating the wavelength dependence of the transmittance is much narrower than that of the conventional wire grid polarizer.

格子線の周期はワイヤグリッド偏光子およびカラーフィルターの対象となる光の波長程度の大きさに選ぶことができる。例えば、ワイヤグリッド偏光子が、波長550nmの光を対象としたカラーフィルターとして機能させるよう設定されているとし、そして透過光または反射光の半値幅が100nmであるとすると、格子線の周期の最大値は500nmに設定してもよい。格子線の周期の上限は、ワイヤグリッド偏光子が垂直入射光に対する0次数において光の反射または透過を確保するように決める。もし、高次の回折次数が許容されるのであれば、回折された光は望ましくない視野角方向に進んでしまう。格子線の周期の下限は、可能な限り小さくてもよい、すなわち、加工が可能な範囲で長くてもよい。現在のナノ加工技術においては、下限は約50nmであり、WGPの構造を加工することができる。   The period of the lattice lines can be selected to be as large as the wavelength of the light that is the object of the wire grid polarizer and color filter. For example, if the wire grid polarizer is set to function as a color filter for light having a wavelength of 550 nm, and the half-value width of transmitted light or reflected light is 100 nm, the maximum period of the lattice line is The value may be set to 500 nm. The upper limit of the period of the lattice line is determined so that the wire grid polarizer ensures reflection or transmission of light in the 0th order with respect to normal incident light. If higher diffraction orders are allowed, the diffracted light will travel in an undesirable viewing angle direction. The lower limit of the period of the lattice lines may be as small as possible, that is, as long as processing is possible. In the current nano-processing technology, the lower limit is about 50 nm, and the structure of WGP can be processed.

本発明において、格子線の長手方向に対して垂直な面で切断した場合の断面の形状は、3つの矩形が接して生じる図形の輪郭であり、6個以上の頂点を有する多角形である。矩形は、長方形(正方形を含む)である。「3つの矩形が接して生じる図形の輪郭であり、6個以上の頂点を有する多角形」には、3つの矩形のうち2つが同じ形状であってもよい。   In the present invention, the shape of the cross section when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the grid lines is a contour of a figure formed by contacting three rectangles, and is a polygon having six or more vertices. The rectangle is a rectangle (including a square). Two of the three rectangles may have the same shape as “a polygon having six or more vertices, which is an outline of a figure generated by contacting three rectangles”.

図2に本発明のワイヤグリッド偏光子の格子線の断面の形状を3つの矩形の組み合わせで構成する方法の2つの例を示した。a)は矩形が基板と格子線の界面に対して垂直な辺を共有するように組み合わされた例である。b)は矩形が基板と格子線の界面に対して平行な辺を共有するように組み合わされた例である。両方の構成方法において、3つの矩形の断面は重なっていない。また、該構成方法において、矩形は互いに接触している辺に沿って上下方向( a)の場合)または左右方向( b)の場合)に互いに相対的に動かしてもよい。   FIG. 2 shows two examples of a method of configuring the cross-sectional shape of the lattice line of the wire grid polarizer of the present invention by combining three rectangles. a) is an example in which rectangles are combined so as to share a side perpendicular to the interface between the substrate and the lattice line. b) is an example in which the rectangles are combined so as to share a side parallel to the interface between the substrate and the lattice line. In both construction methods, the three rectangular cross sections do not overlap. In the configuration method, the rectangles may be moved relative to each other in the vertical direction (in the case of (a)) or in the horizontal direction (in the case of (b)) along the sides in contact with each other.

図2の断面図において、dは、格子線の基板と格子線の界面に垂直な方向の最大高さを示し、wは、格子線の基板と格子線の界面に平行な方向の最大幅を示す。格子線の周期pと、前記wから、フィルファクターが定まる。w1、d1、w2、d2、w3、d3などの値は、本発明のワイヤグリッドの格子線の断面を形成する種々の矩形の幅(w1、w2、w3など)と高さ(d1、d2、d3など)を示す。これらの幅と高さの数は、本発明のワイヤグリッド偏光子を実際に製造するに際して、製造可能な頂点の数(格子線の長手方向に対して垂直な面で切断した場合の断面の多角形の頂点の数)により制限される。なお、d1、d2、d3≦dであり、w1、w2、w3≦wである。   In the cross-sectional view of FIG. 2, d represents the maximum height in the direction perpendicular to the lattice line substrate-lattice line interface, and w represents the maximum width in the direction parallel to the lattice line substrate-lattice interface. Show. The fill factor is determined from the lattice line period p and the w. Values such as w1, d1, w2, d2, w3, d3 are the widths (w1, w2, w3, etc.) and heights (d1, d2, d3). The number of these widths and heights is the number of vertices that can be produced when actually manufacturing the wire grid polarizer of the present invention (the number of cross sections when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the grid lines). Limited by the number of corner vertices). Note that d1, d2, and d3 ≦ d, and w1, w2, and w3 ≦ w.

図2のa)の構成方法において、次の関係が保たれる:w=w1+w2+w3、そしてdはd1、d2およびd3の最大のものに等しい。図2のb)の構成方法において、次の関係が保たれる:d=d1+d2+d3、そしてwはw1、w2およびw3の最大のものに等しい。   In the configuration method of FIG. 2a), the following relationship is maintained: w = w1 + w2 + w3, and d is equal to the largest of d1, d2 and d3. In the configuration method of b) of FIG. 2, the following relationship is maintained: d = d1 + d2 + d3, and w is equal to the largest of w1, w2 and w3.

図2のa)の構成方法において、次の条件が保たれる。d1、d2およびd3のすべての高さは互いに異なっていてもよい。また、d1、d2およびd3の3つの高さのうちいずれか2つは互いに等しく、他の一つとは異なっていてもよい。それゆえ、好ましい条件は、幅w1、w2、w3の値には関係無くd1≠d2≠d3、d1≠d2=d3、d1=d2≠d3、d2≠d1=d3である。3つの矩形の中心が同一直線上にない限り、d1、d2およびd3の3つの高さ全部が同じでもよい。3つの矩形の中心が同一直線上(図の紙面で水平な直線上)にある場合で、d1=d2=d3の場合は本願請求項の範囲外である。w1、w2およびw3のすべての幅は互いに異なってもよい。幅w1、w2およびw3については、そのうちいずれか2つが互いに等しく、他の一つとは異なっていてもよい。またw1、w2およびw3の3つの幅のすべてが等しくてもよい。   In the configuration method of FIG. 2a), the following conditions are maintained. All the heights of d1, d2 and d3 may be different from each other. Further, any two of the three heights d1, d2, and d3 may be equal to each other and may be different from the other. Therefore, preferable conditions are d1 ≠ d2 ≠ d3, d1 ≠ d2 = d3, d1 = d2 ≠ d3, d2 ≠ d1 = d3 regardless of the values of the widths w1, w2, and w3. As long as the centers of the three rectangles are not on the same straight line, all three heights d1, d2 and d3 may be the same. When the centers of the three rectangles are on the same straight line (on the horizontal line in the drawing), d1 = d2 = d3 is outside the scope of the claims of the present application. All the widths of w1, w2 and w3 may be different from each other. Regarding the widths w1, w2, and w3, any two of them may be equal to each other and may be different from the other. Also, all of the three widths w1, w2 and w3 may be equal.

図2のb)の構成方法において、次の条件が保たれる。w1、w2およびw3のすべての幅は互いに異なっていてもよい。また、w1、w2およびw3の3つの幅のうちいずれか2つは互いに等しく、他の一つとは異なっていてもよい。それゆえ、受け入れ可能な条件は、高さd1、d2、d3の値には関係無く、w1≠w2≠w3、w1≠w2=w3、w1=w2≠w3、w2≠w1=w3である。3つの矩形の中心が同一直線上にない限り、w1、w2およびw3の3つの幅は全部が同じでもよい。3つの矩形の中心が同一直線上(図の紙面で垂直な直線上)にある場合で、w1=w2=w3の場合は本願請求項の範囲外である。d1、d2およびd3のすべての高さは互いに異なってもよい。高さd1、d2およびd3については、そのうちいずれか2つが互いに等しく、他の一つとは異なっていてもよい。またd1、d2およびd3の3つの高さのすべてが等しくてもよい。   In the configuration method of b) in FIG. 2, the following conditions are maintained. All the widths of w1, w2 and w3 may be different from each other. Further, any two of the three widths w1, w2, and w3 may be equal to each other and may be different from the other. Therefore, acceptable conditions are w1 ≠ w2 ≠ w3, w1 ≠ w2 = w3, w1 = w2 ≠ w3, and w2 ≠ w1 = w3 regardless of the values of the heights d1, d2, and d3. As long as the centers of the three rectangles are not on the same straight line, the three widths w1, w2, and w3 may all be the same. In the case where the centers of the three rectangles are on the same straight line (on a straight line perpendicular to the paper surface of the drawing) and w1 = w2 = w3, it is outside the scope of the claims of the present application. All the heights of d1, d2 and d3 may be different from each other. Regarding the heights d1, d2 and d3, any two of them may be equal to each other and different from the other. Also, all three heights d1, d2 and d3 may be equal.

図3には10個の断面図形が示されており(Shape1〜Shape10)、それらの図形は図2に示した構成方法を用いて構成されている。各図形には番号が付され、他の図形と区別されている。図形1から5と図形8から10は図2のa)で示した構成方法を用いて構成することができる。図形6と7は図2のb)で示した構成方法を用いて構成することができる。図3に示した図形は例示であり、本発明はこれらの図形に限定されない。   FIG. 3 shows ten cross-sectional figures (Shape 1 to Shape 10), and these figures are constructed using the construction method shown in FIG. Each figure is numbered to distinguish it from other figures. Figures 1 to 5 and figures 8 to 10 can be configured using the configuration method shown in FIG. Figures 6 and 7 can be constructed using the construction method shown in FIG. The figures shown in FIG. 3 are examples, and the present invention is not limited to these figures.

前記多角形の頂点の数が多過ぎる場合はカラーフィルターとしての効果が不十分となる傾向があるので、前記多角形の頂点の数は通常は30個以下であり、20個以下が好ましく、12個以下がより好ましい。   When the number of vertices of the polygon is too large, the effect as a color filter tends to be insufficient. Therefore, the number of vertices of the polygon is usually 30 or less, preferably 20 or less, 12 More than the number is more preferable.

前記多角形の最大の1辺の長さが小さ過ぎる場合はカラーフィルターとしての効果が不十分となる傾向があるので、前記多角形の最大の1辺の長さは通常は10nm以上である。多角形の辺のうち、基板と格子線の界面と平行な辺の長さ(例えばw1、w2、w3)は20nm以上が好ましい。該長さのより好ましい値の範囲は、40nm以上250nm以下である。合計の幅の値wは、20nm以上630nm以下の値が好ましい。より好ましくは40nm以上360nm以下の範囲である。多角形の辺のうち、基板と格子線の界面に垂直な辺の長さ(例えばd1、d2、d3)は20nm以上が好ましい。より好ましい値の範囲は40nm以上1000nm以下である。   When the maximum length of one side of the polygon is too small, the effect as a color filter tends to be insufficient. Therefore, the maximum length of one side of the polygon is usually 10 nm or more. Of the sides of the polygon, the length (for example, w1, w2, w3) of the side parallel to the interface between the substrate and the lattice line is preferably 20 nm or more. A more preferable range of the length is 40 nm or more and 250 nm or less. The total width value w is preferably 20 nm or more and 630 nm or less. More preferably, it is the range of 40 nm or more and 360 nm or less. Of the sides of the polygon, the length of the sides perpendicular to the interface between the substrate and the lattice lines (for example, d1, d2, d3) is preferably 20 nm or more. A more preferable range is 40 nm or more and 1000 nm or less.

格子線の合計の高さ(格子線と基板の界面に垂直な方向の長さ、d)が格子線の周期の10倍以下であることが好ましい。dは、20nm以上4000nm以下の値が好ましい。より好ましくは40nm以上1000nm以下の範囲である。   The total height of the lattice lines (the length in the direction perpendicular to the interface between the lattice lines and the substrate, d) is preferably 10 times or less of the period of the lattice lines. d is preferably 20 nm or more and 4000 nm or less. More preferably, it is the range of 40 nm or more and 1000 nm or less.

フィルファクター(f)は、格子線の幅(w)と格子線の周期(p)の比で定義される。すなわちf=w/pである。物理的にはフィルファクターの上限は0.99、下限は0より大きいが0近くまで可能である。しかし、現在のナノ加工技術においては、加工の下限が約50nmであるので、この加工の下限がフィルファクターの上限と下限に影響し、加工可能な範囲を考慮すると、フィルファクターの好ましい範囲は、0.1以上0.9以下であり、0.2以上0.9以下がより好ましい。さらに、カラーフィルターおよび偏光子の両方に用いることができるワイヤグリッド偏光子としては、発明者のシミュレーションによると、フィルファクターは0.3以上0.85以下の範囲がさらに好ましく、0.4以上0.85以下の範囲がよりさらに好ましい。   The fill factor (f) is defined by the ratio of the grid line width (w) to the grid line period (p). That is, f = w / p. Physically, the upper limit of the fill factor is 0.99, and the lower limit is greater than 0 but can be close to 0. However, since the lower limit of processing is about 50 nm in the current nano-processing technology, the lower limit of processing affects the upper and lower limits of the fill factor, and considering the processable range, the preferred range of the fill factor is It is 0.1 or more and 0.9 or less, and 0.2 or more and 0.9 or less is more preferable. Furthermore, as a wire grid polarizer that can be used for both a color filter and a polarizer, according to the inventor's simulation, the fill factor is more preferably in the range of 0.3 to 0.85, and more preferably 0.4 to 0. A range of .85 or less is even more preferable.

本発明のワイヤグリッド偏光子の格子線の周期は、設計する透過ピーク波長が変化すれば変更する。また、格子線の周期は、ワイヤグリッド偏光子およびカラーフィルターの対象となる光の波長より短くする必要がある。可視光を対象とした場合、格子線の周期は、通常は0nmを超え700nm以下であり、50nm以上700nm以下が好ましく、より好ましくは、50nm以上500nm以下、さらに好ましくは、50nm以上400nm以下である。   The period of the lattice lines of the wire grid polarizer of the present invention is changed when the designed transmission peak wavelength changes. In addition, the period of the lattice line needs to be shorter than the wavelength of light that is the object of the wire grid polarizer and the color filter. When visible light is used, the period of the lattice line is usually more than 0 nm and 700 nm or less, preferably 50 nm to 700 nm, more preferably 50 nm to 500 nm, and still more preferably 50 nm to 400 nm. .

本発明のワイヤグリッド偏光子が、可視光のうちの特定の波長に対して偏光効果とカラーフィルター効果を示すようにするには、前記断面の形状の寸法、すなわち断面が多角形であるので多角形の各辺の長さとともに格子線の周期が、可視光のうちの特定の波長に対して偏光効果とカラーフィルター効果を同時に発生させるように調整する。   In order for the wire grid polarizer of the present invention to exhibit a polarization effect and a color filter effect for a specific wavelength of visible light, the dimensions of the cross section, that is, the cross section is polygonal. The period of each lattice line along with the length of each side of the square is adjusted so as to simultaneously generate the polarization effect and the color filter effect for a specific wavelength of visible light.

本発明のワイヤグリッド偏光子がカラーフィルター効果を効果的に発現する理由は、断面における多角形の各形状に従って、電磁波の共鳴(resonace)が生じているものと考えられ、その共鳴と関係しているものと考えられる。シミュレーション結果は、本発明のワイヤグリッド偏光子は共鳴空洞のような挙動を示すことを示している。共鳴物理学においてはよく知られているように、共鳴空洞の寸法、形状、材料を変化させることにより、共鳴波長とそれに対応したバンド幅を細かく調整することができる。それゆえ、本発明のワイヤグリッド偏光子において、形状の変数である図2のw1、d1、w2、d2、w3、d3の選択が、透過するバンドのピーク波長と透過するバンドの幅を決定する。   The reason why the wire grid polarizer of the present invention effectively exhibits the color filter effect is considered that electromagnetic resonance (resonace) occurs in accordance with each polygonal shape in the cross section. It is thought that there is. Simulation results show that the wire grid polarizer of the present invention behaves like a resonant cavity. As is well known in resonance physics, the resonance wavelength and the corresponding bandwidth can be finely adjusted by changing the size, shape, and material of the resonance cavity. Therefore, in the wire grid polarizer of the present invention, the selection of w1, d1, w2, d2, w3, and d3 in FIG. 2 which is a shape variable determines the peak wavelength of the transmitted band and the width of the transmitted band. .

基板の屈折率と、基板上に配置した格子線の周期および断面形状と、入射する光の波長、電場の振動方向および入射角度を設定したうえで、FDTD(Finite Difference Time Domain)法(有限差分時間領域法)を用いて計算を行えば、光(電磁波)の挙動を正確にシミュレーションすることができる。   The FDTD (Finite Difference Time Domain) method (finite difference) is set after setting the refractive index of the substrate, the period and cross-sectional shape of the lattice lines arranged on the substrate, the wavelength of the incident light, the vibration direction and the incident angle of the electric field. If the calculation is performed using the time domain method, the behavior of light (electromagnetic waves) can be accurately simulated.

FDTD法は、例えば、「FDTD法による電磁界およびアンテナ解析」,1998年,コロナ社に記載されている公知の方法であり、マックスウェル方程式を空間的および時間的に区切り、空間および時間微分を有限差分によって近似し、電磁界の時間変化を追跡して算出するシミュレーション方法である。   The FDTD method is a known method described in, for example, “Electromagnetic field and antenna analysis by the FDTD method”, Corona, 1998. The Maxwell equation is divided spatially and temporally, and the spatial and temporal derivatives are separated. This is a simulation method that approximates by a finite difference and tracks and calculates the time change of the electromagnetic field.

通常、任意の偏光状態にある入射光は、2つの直交する偏光状態、すなわち、pモードとsモードとに分けることが可能である。そして、本発明の効果の実証において用いるFDTD法においては、帰納的畳み込み法を用いると効率的に計算を進めることができる。電磁波におけるsモードに対しては、マクスウェル方程式から導かれる波動方程式に帰納的畳み込み法を適用して得られる第1の電磁界解析用の式を、帰納的関係式を利用してコンピュータにより解き、pモードに対しては、マクスウェル方程式に帰納的畳み込み法を適用して得られる第2の電磁界解析用の式を、帰納的関係式を利用してコンピュータにより解き、pモード及びsモードに対して得られた電磁界に基づいてFDTD法の空間的および時間的区切りにおける電磁界を算出する態様とすることが好適である(特願2008−68139の公開公報参照。)。   In general, incident light in an arbitrary polarization state can be divided into two orthogonal polarization states, that is, a p mode and an s mode. In the FDTD method used for demonstrating the effect of the present invention, the calculation can be efficiently performed by using the inductive convolution method. For the s-mode in electromagnetic waves, the first electromagnetic field analysis equation obtained by applying the inductive convolution method to the wave equation derived from the Maxwell equation is solved by a computer using the inductive relational equation, For the p mode, the second electromagnetic field analysis formula obtained by applying the recursive convolution method to the Maxwell equation is solved by a computer using the recursive relational expression, and for the p mode and the s mode, It is preferable that the electromagnetic field in the spatial and temporal divisions of the FDTD method is calculated based on the electromagnetic field obtained in this way (see Japanese Patent Application No. 2008-68139).

FDTD法では、以下のマクスウェル方程式を利用することができる。

(1)
(2)
ここで、μは透磁率、Eは電界の強さ、Hは磁界の強さである。
は微分演算子であり、
及び
及び
をx軸方向及びy軸方向及びz軸方向の単位ベクトルとしたとき、

(3)
で定義される微分演算子である。
In the FDTD method, the following Maxwell equations can be used.

(1)
(2)
Here, μ is the magnetic permeability, E is the strength of the electric field, and H is the strength of the magnetic field.
Is a differential operator,
as well as
as well as
Is a unit vector in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction,

(3)
Is a differential operator defined by.

式(2)中のDは電束密度を表しており、次式で与えられる。

(4)

式(4)中のεは物体の誘電率である。
D in Formula (2) represents the electric flux density and is given by the following formula.

(4)

In equation (4), ε is the dielectric constant of the object.

FDTD法において空間的に区切られた各領域における上記式(4)のεは、一次のDrudeモデル(K. S. Kunz, and R. J. Luebbers, The Finite difference Time Domain Method for Electromagnetics, Chapter 8, CRC Press, Boca Raton, pp.123-162, 1993を参照。)を用いて式(5)により得ることができる。

(5)
式(5)において、ωは光の角周波数であり、ωpはプラズマ角周波数であり、νcは衝突頻度である。
Ε in the above equation (4) in each region spatially separated in the FDTD method is the first-order Drude model (KS Kunz, and RJ Luebbers, The Finite difference Time Domain Method for Electromagnetics, Chapter 8, CRC Press, Boca Raton , pp.123-162, 1993).

(5)
In equation (5), ω is the angular frequency of light, ωp is the plasma angular frequency, and νc is the collision frequency.

本発明のワイヤグリッド偏光子は、工業的に通常実施されている方法により、透明な基板上に金属の線を平行に形成することにより製造することができる。   The wire grid polarizer of the present invention can be produced by forming metal lines in parallel on a transparent substrate by a method commonly practiced in industry.

透明な基板としては、ガラス(石英ガラス、フッ化カルシウムガラスを含む)、サファイア、水晶、樹脂からなる基板が挙げられる。樹脂としてはPMMA、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリルが挙げられる。   Examples of the transparent substrate include substrates made of glass (including quartz glass and calcium fluoride glass), sapphire, crystal, and resin. Examples of the resin include PMMA, polystyrene, polycarbonate, and polyacrylonitrile.

金属の線の材料としては、アルミニウム、金、銀、白金、銅、パラジウム、ニッケル、クロム、マンガン、チタンが挙げられ、ステンレス、ハステロイ、ジュラルミンなどの合金を用いることもできる。   Examples of the metal wire material include aluminum, gold, silver, platinum, copper, palladium, nickel, chromium, manganese, and titanium, and alloys such as stainless steel, hastelloy, and duralumin can also be used.

基板上に形成した格子線を樹脂で覆ってもよい。樹脂としては、PMMA、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、アルキド樹脂を挙げることができる。   The lattice lines formed on the substrate may be covered with resin. Examples of the resin include PMMA, polycarbonate, polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, epoxy resin, and alkyd resin.

透明な基板上に金属の線を平行に形成するには、熱浮き出しナノインプリントリソグフィー(hot embossing nanoimprint lithography)、UV硬化ナノインプリントリソグラフィー(UV-curable nanoimprint lithography)、反応イオンエッチング、電子線リソグラフィー、蒸着、スパッタリングなどの方法を用いることができる。   In order to form metal lines in parallel on a transparent substrate, hot embossing nanoimprint lithography, UV-curable nanoimprint lithography, reactive ion etching, electron beam lithography, vapor deposition, A method such as sputtering can be used.

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples will be shown below for illustrating the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

すべての実施例、比較例において、偏光度の光の波長による変化を計算機シミュレーションにより求めた。計算に用いたプログラムは、発明者らが作成したFDTD法の計算用のプログラムであり、Maxwellの方程式を解いてシミュレーションを行った。格子線はアルミニウムからなるとし、基板は透明で屈折率が1.5の材料からなるとした。格子線の部分の誘電率εの算出にはDrudeモデルを用い、ωp=2.2637×1016s-1、νc=11.99×1013s-1とした。光は空気中を透過して、偏光子の面(格子線を構成する基板の界面)に対して垂直に入射するとした。
In all examples and comparative examples, the change of the degree of polarization with the wavelength of light was determined by computer simulation. The program used for the calculation is a program for calculation of the FDTD method created by the inventors, and simulation was performed by solving Maxwell's equations. The lattice lines are made of aluminum, and the substrate is made of a transparent material having a refractive index of 1.5. The Drude model was used to calculate the dielectric constant ε of the lattice line portion, and ωp = 2.2637 × 10 16 s −1 and νc = 11.99 × 10 13 s −1 . It is assumed that the light passes through the air and enters perpendicularly to the plane of the polarizer (the interface of the substrate constituting the lattice line).

本発明のワイヤグリッド偏光子の偏光度dpは、pモードの光の透過率Tpとsモードの光の透過率Tsから、次の式(6)により算出した。

(6)
The degree of polarization dp of the wire grid polarizer of the present invention was calculated from the p-mode light transmittance T p and the s-mode light transmittance T s by the following equation (6).

(6)

実施例1
格子線の断面形状が、図3のshape1の形状であってw=186.2nm、d=300nm、d1=280nm、w1=53.9nmとした。格子線の周期を245nmとした。pモードの光の透過率の計算結果を図4のR1(■の点をつないだ線)で示した。620nm付近にピークを有し、半値幅が60nmの透過率曲線を有する赤色フィルターとして機能していることがわかる。光透過率のピーク値は約90%である。sモードの光透過率の波長依存性を図5のR(■のマーキングの線)に示した。dpは0.98以上であり、高い偏光性能を示した。
Example 1
The cross-sectional shape of the lattice line is the shape 1 of FIG. 3 and w = 186.2 nm, d = 300 nm, d1 = 280 nm, and w1 = 53.9 nm. The period of the lattice line was 245 nm. The calculation result of the p-mode light transmittance is indicated by R1 in FIG. 4 (a line connecting the dots ■). It can be seen that the filter functions as a red filter having a peak around 620 nm and a transmittance curve with a half-value width of 60 nm. The peak value of light transmittance is about 90%. The wavelength dependence of the light transmittance of the s mode is shown in R (marked line in FIG. 5) in FIG. dp was 0.98 or more, indicating high polarization performance.

実施例2
格子線の断面形状が、図3のshape2の形状であってw=197.6nm、d=220nm、d1=20nm、w1=57.2nm、w2=57.2nmとした。格子線の周期を260nmとした。pモードの光の透過率の計算結果を図4のG2(○の点をつないだ線)で示した。535nm付近にピークを有し、半値幅が45nmの透過率曲線を有する緑色フィルターとして機能していることがわかる。光透過率のピーク値は約90%である。sモードの光透過率の波長依存性を図5のG(○のマーキングの線)に示した。dpは0.98以上であり、高い偏光性能を示した。
Example 2
The cross-sectional shape of the lattice line is the shape 2 of FIG. 3 and w = 197.6 nm, d = 220 nm, d1 = 20 nm, w1 = 57.2 nm, and w2 = 57.2 nm. The period of the lattice line was 260 nm. The calculation result of the transmittance of the p-mode light is indicated by G2 in FIG. 4 (a line connecting the dots). It can be seen that the filter functions as a green filter having a peak near 535 nm and a transmittance curve with a half-value width of 45 nm. The peak value of light transmittance is about 90%. The wavelength dependence of the light transmittance of the s mode is shown in G (circled line) in FIG. dp was 0.98 or more, indicating high polarization performance.

実施例3
格子線の断面形状が、図3のshape3の形状であってw=197.6nm、d=275nm、d1=150nm、w1=46.8nm、d2=50nmとした。格子線の周期を260nmとした。pモード光の透過率の計算結果を図4のB2(星印の点をつないだ線)で示した。450nm付近にピークを有し、半値幅が30nmの透過率曲線を有する青色フィルターとして機能していることがわかる。光透過率のピーク値は約70%である。sモードの光透過率の波長依存性を図5のB(三角の点をつないだ線)に示した。dpは0.98以上であり、高い偏光性能を示した。
Example 3
The cross-sectional shape of the lattice line is the shape of shape 3 in FIG. 3 and w = 197.6 nm, d = 275 nm, d1 = 150 nm, w1 = 46.8 nm, d2 = 50 nm. The period of the lattice line was 260 nm. The calculation result of the transmittance of the p-mode light is shown by B2 in FIG. 4 (a line connecting the asterisk dots). It can be seen that the filter functions as a blue filter having a peak around 450 nm and a transmittance curve with a half width of 30 nm. The peak value of light transmittance is about 70%. The wavelength dependence of the light transmittance of the s mode is shown in FIG. 5B (line connecting triangular points). dp was 0.98 or more, indicating high polarization performance.

図4および図5に示されたシミュレーションの実施例においては、基板の屈折率を1.5とした。また、周囲の媒体(基板との界面を除く金属の全ての表面と接触する媒体)の屈折率は1.5とした。また、ここに示したすべての実施例において、透過率のピーク付近での偏光度は99.98%程度以上であった。   In the simulation examples shown in FIGS. 4 and 5, the refractive index of the substrate is 1.5. The refractive index of the surrounding medium (medium that contacts all surfaces of the metal except the interface with the substrate) was 1.5. In all of the examples shown here, the degree of polarization near the peak of transmittance was about 99.98% or more.

比較例1
格子線の断面形状が長方形の形状であって、幅w=96nm、高さd=100nmとした。格子線の周期を120nmとした。pモード光の透過率の計算結果を図6の比較例1(■をつないだ線)で示した。530nm付近にピークを有するが、光の透過曲線は広く、緑色フィルターとしての機能は十分ではないことがわかった。
Comparative Example 1
The cross-sectional shape of the lattice line was a rectangle, and the width w was 96 nm and the height d was 100 nm. The period of the lattice line was 120 nm. The calculation result of the transmittance of the p-mode light is shown in Comparative Example 1 in FIG. 6 (line connected with ■). Although it has a peak in the vicinity of 530 nm, it has been found that the light transmission curve is wide and the function as a green filter is not sufficient.

比較例2
格子線の断面形状が長方形の形状であって、幅w=168nm、高さd=200nmとした。格子線の周期を240nmとした。pモード光の透過率の計算結果を図6の比較例2(○をつないだ線)で示した。460nm付近にピークを有するが、光の透過曲線は広く、青色フィルターとしての機能は十分ではないことがわかった。
Comparative Example 2
The cross-sectional shape of the lattice line was a rectangle, and the width w was 168 nm and the height d was 200 nm. The period of the lattice line was 240 nm. The calculation result of the transmittance of the p-mode light is shown as Comparative Example 2 in FIG. 6 (line connected with a circle). Although it has a peak at around 460 nm, it has been found that the light transmission curve is wide and the function as a blue filter is not sufficient.

Claims (7)

基板上に格子線となる多数の金属の線を、光の波長より短い周期で平行に配置されてなるワイヤグリッド偏光子であって、格子線の長手方向に対して垂直な面で切断した場合の断面の形状が多角形であり、該多角形は6個以上の頂点を有し、隣り合う2辺のなす内角が90°または270°であり、前記隣り合う2辺のなす内角のうち少なくとも一つが270°であるワイヤグリッド偏光子。   A wire grid polarizer in which a large number of metal lines serving as grid lines on a substrate are arranged in parallel with a period shorter than the wavelength of light, and cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the grid lines The cross-sectional shape is a polygon, the polygon has six or more vertices, and the inner angle formed by two adjacent sides is 90 ° or 270 °, and at least of the inner angles formed by the two adjacent sides Wire grid polarizer, one is 270 °. 断面の形状の寸法と格子線の周期が、可視光のうちの特定の波長に対して偏光効果とカラーフィルター効果を同時に発生させるように調整された請求項1に記載のワイヤグリッド偏光子。   The wire grid polarizer according to claim 1, wherein the dimension of the cross-sectional shape and the period of the lattice lines are adjusted so as to simultaneously generate a polarization effect and a color filter effect for a specific wavelength of visible light. 格子線の周期が、0nmを越え700nm以下である請求項1または2に記載のワイヤグリッド偏光子。   The wire grid polarizer according to claim 1 or 2, wherein a period of the lattice line is more than 0 nm and not more than 700 nm. 格子線の高さ(格子線と基板の界面に垂直な方向の長さ)が格子線の周期の10倍以下である請求項1〜3のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。   The wire grid polarizer according to any one of claims 1 to 3, wherein a height of the lattice line (a length in a direction perpendicular to the interface between the lattice line and the substrate) is 10 times or less of a period of the lattice line. フィルファクターが0を越え0.99以下である請求項1〜4のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。   The wire grid polarizer according to any one of claims 1 to 4, wherein a fill factor exceeds 0 and is 0.99 or less. 基板上の格子線が樹脂により覆われている請求項1〜5のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。   The wire grid polarizer according to any one of claims 1 to 5, wherein lattice lines on the substrate are covered with a resin. 請求項1〜6のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子を用いてなり、入射光を偏光させることができ、かつナロー・バンド光学フィルターとして作用する素子。   An element comprising the wire grid polarizer according to claim 1, capable of polarizing incident light and acting as a narrow band optical filter.
JP2011195702A 2010-09-08 2011-09-08 Wire grid polarizer having a color filter function Withdrawn JP2012078820A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011195702A JP2012078820A (en) 2010-09-08 2011-09-08 Wire grid polarizer having a color filter function

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010200666 2010-09-08
JP2010200666 2010-09-08
JP2011195702A JP2012078820A (en) 2010-09-08 2011-09-08 Wire grid polarizer having a color filter function

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012078820A true JP2012078820A (en) 2012-04-19

Family

ID=46239072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011195702A Withdrawn JP2012078820A (en) 2010-09-08 2011-09-08 Wire grid polarizer having a color filter function

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012078820A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108831304A (en) * 2018-06-21 2018-11-16 上海天马有机发光显示技术有限公司 A kind of display panel and display device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108831304A (en) * 2018-06-21 2018-11-16 上海天马有机发光显示技术有限公司 A kind of display panel and display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111194422B (en) Waveguide for augmented reality or virtual reality displays
JP5527074B2 (en) Polarizing element and projector
CN103064141B (en) Terahertz band-pass filter
JP2008262205A (en) Nano wire grid polarizer and liquid crystal display device adopting the same
JP2006514751A (en) Method and system for providing polarization of a beam
JP2012242831A (en) Color filter having capability of polarizing and manufacturing method thereof
JPWO2012105555A1 (en) Wavelength selective filter element, manufacturing method thereof, and image display device
JP2006154382A (en) Color filter having polarized light separation function and display device having the same
Kaya et al. Self-collimated slow sound in sonic crystals
JP2009223074A (en) Polarization converting element
Jin et al. High efficiency polarization-independent slanted grating for RGB bands
Peng et al. Near-infrared Fano resonance in asymmetric silicon metagratings
JP5867460B2 (en) Grid polarizing element, optical alignment apparatus, polarization method, and grid polarizing element manufacturing method
JP2015191230A (en) resonant element
JP5867439B2 (en) Grid polarizing element and optical alignment apparatus
Wang et al. Ultrasmall modal volume and high Q factor optimization of a photonic crystal slab cavity
Xie et al. Ultra-broadband polarization-independent high-efficiency transmission grating based on three-layer dielectric rectangle groove
CN110426784A (en) A kind of dual wavelength filter part based on micro-nano grating array and micro-nano F-P cavity structure
JP2012078820A (en) Wire grid polarizer having a color filter function
CN104076425B (en) Optical element and Optical devices
JP6256966B2 (en) Multilayer wire grid and manufacturing method thereof
JP4791903B2 (en) Polarization separation element
JP2015166861A (en) Method for manufacturing optical device and optical device
JP3766844B2 (en) Lattice modulation photonic crystal
JP2016114770A (en) Display body and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141202