JP2013182120A - Polarization element, manufacturing method of the same, liquid crystal device, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization element that exhibits excellent characteristics with respect to light having a wide wavelength band.SOLUTION: A polarization element 1 of the present invention is provided with a polarization layer 5 containing a plurality of nanorods 7, acicular particles. In the plurality of nanorods 7, long axis directions of the plurality of nanorods 7 are oriented along a predetermined direction in a dielectric material 6 of the polarization layer 5, as viewed from a normal direction of one surface of the polarization layer 5, and regions where apparent aspect ratios of the nanorods 7 are relatively small and regions where the apparent aspect ratios thereof are relatively large, as viewed from the normal direction of one surface of the polarization layer 5, are arranged along the predetermined direction.

Description

本発明は、偏光素子およびその製造方法、液晶装置、電子機器に関する。   The present invention relates to a polarizing element, a manufacturing method thereof, a liquid crystal device, and an electronic apparatus.

偏光素子の一つとして、偏光ガラスが知られている。偏光ガラスは無機物のみで構成できるため、有機物を含む偏光板に比べて、光に対する劣化が著しく少ない。したがって、偏光ガラスは、近年、高輝度化が進んでいる液晶プロジェクターに有効な光デバイスとして注目されている。   As one of polarizing elements, polarizing glass is known. Since the polarizing glass can be composed only of an inorganic material, the deterioration with respect to light is remarkably small as compared with a polarizing plate containing an organic material. Accordingly, the polarizing glass has attracted attention as an optical device effective for a liquid crystal projector whose brightness has been increasing in recent years.

一般的な偏光ガラスとして、下記の特許文献1に記載されたものが公知である。その偏光ガラスの製造方法は以下の通りである。
(1)塩化物、臭化物、およびヨウ化物の群から選択した少なくとも一つのハロゲン化物および銀を含有する組成物から、所望の形状のガラス製品を作製する。
(2)そのガラス製品を、ガラス製品中にAgCl、AgBr、またはAgIの結晶を生成せしめるのに十分な期間にわたって、歪み点より高いが、ガラスの軟化点から約50℃は高くない温度にまで加熱し、結晶含有製品を作製する。
(3)この結晶含有製品を、結晶が少なくとも5:1のアスペクト比に伸長されるように、アニール点より高いが、ガラスが約108ポアズの粘度を示す温度より低い温度において応力下で伸長せしめる。
(4)その製品を、製品上に化学的な還元表面層を発達せしめるのに十分な期間にわたり、約250℃より高いが、ガラスのアニール点から約25℃は高くない温度の還元雰囲気に暴露する。これにより、伸長ハロゲン化銀粒子の少なくとも一部が銀元素に還元される。
As a general polarizing glass, those described in Patent Document 1 below are known. The manufacturing method of the polarizing glass is as follows.
(1) A glass product having a desired shape is prepared from a composition containing at least one halide and silver selected from the group consisting of chloride, bromide, and iodide.
(2) The glass product is above the strain point for a period sufficient to produce AgCl, AgBr, or AgI crystals in the glass product, but not higher than about 50 ° C. from the glass softening point. Heat to produce a crystal-containing product.
(3) This crystal-containing product is stretched under stress at a temperature above the annealing point but below the temperature at which the glass exhibits a viscosity of about 108 poise so that the crystal is stretched to an aspect ratio of at least 5: 1. .
(4) Exposing the product to a reducing atmosphere at a temperature higher than about 250 ° C. but not higher than about 25 ° C. from the annealing point of the glass for a period sufficient to develop a chemically reduced surface layer on the product. To do. Thereby, at least a part of the elongated silver halide grains is reduced to silver element.

下記の特許文献2には、複素誘電体を電界印加により配向させた偏光素子が開示されている。   Patent Document 2 below discloses a polarizing element in which a complex dielectric is oriented by applying an electric field.

特開昭56−169140号公報JP 56-169140 A 特許第3359394号公報Japanese Patent No. 3359394

特許文献1に記載の製造方法では、ガラス製品中に万遍なくハロゲン化物が析出する一方で、還元工程ではガラス製品の表層のハロゲン化物しか還元できない。そのため、ガラス製品の厚さ方向の中央部分にハロゲン化物が残存する。この相分離したハロゲン化物は、光の散乱に寄与し、偏光素子の透過率を下げる原因となる。したがって、この偏光素子を液晶表示装置などに適用した場合、十分な明るさが得られない虞がある。また、上記の製造方法により導入できるハロゲン化物は種類が少なく、現状、塩化銀、塩化銅、塩化カドミウム程度に限られる。その結果、広い波長帯域で所望の偏光特性が得られない。   In the manufacturing method described in Patent Document 1, halides are uniformly deposited in the glass product, but only the halide on the surface layer of the glass product can be reduced in the reduction step. Therefore, the halide remains in the central portion in the thickness direction of the glass product. This phase-separated halide contributes to light scattering and causes a decrease in the transmittance of the polarizing element. Therefore, when this polarizing element is applied to a liquid crystal display device, sufficient brightness may not be obtained. In addition, there are few types of halides that can be introduced by the above-described production method, and the present conditions are limited to silver chloride, copper chloride, and cadmium chloride. As a result, desired polarization characteristics cannot be obtained in a wide wavelength band.

特許文献2には、複素誘電体を電界印加により配向させると記載されているものの、具体的な製造方法は記載されていない。   Patent Document 2 describes that a complex dielectric is oriented by applying an electric field, but does not describe a specific manufacturing method.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、広い波長帯域で優れた偏光特性を発揮する偏光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。また、そのような偏光素子を用いることで表示品位に優れた液晶装置を提供することを目的とする。また、この種の液晶装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a polarizing element that exhibits excellent polarization characteristics in a wide wavelength band and a method for manufacturing the same. It is another object of the present invention to provide a liquid crystal device with excellent display quality by using such a polarizing element. Moreover, it aims at providing the electronic device provided with this kind of liquid crystal device.

上記の目的を達成するために、本発明の偏光素子は、光透過性を有する誘電体材料の中に複数の針状粒子が分散された偏光層を備え、前記複数の針状粒子は、前記偏光層の一面の法線方向から見たときに、前記誘電体材料の中で前記針状粒子の長軸方向が所定の方向に沿って配向し、前記偏光層の一面の法線方向から見た前記複数の針状粒子の見掛け上のアスペクト比が相対的に小さい領域と相対的に大きい領域とが前記所定の方向に沿って配列されていることを特徴とする。
なお、「針状粒子のアスペクト比」は、針状粒子の短軸方向の寸法に対する針状粒子の長軸方向の寸法の比である。
In order to achieve the above object, the polarizing element of the present invention comprises a polarizing layer in which a plurality of needle-like particles are dispersed in a light-transmitting dielectric material, and the plurality of needle-like particles are When viewed from the normal direction of one surface of the polarizing layer, the major axis direction of the acicular particles is oriented along a predetermined direction in the dielectric material, and viewed from the normal direction of the one surface of the polarizing layer. In addition, a region where the apparent aspect ratio of the plurality of needle-like particles is relatively small and a region where the aspect ratio is relatively large are arranged along the predetermined direction.
The “aspect ratio of the acicular particles” is the ratio of the dimension in the major axis direction of the acicular particles to the dimension in the minor axis direction of the acicular particles.

この種の偏光素子に用いる針状粒子は、アスペクト比によって固有の吸収波長を有する。したがって、1種類の針状粒子を有する偏光素子の場合、特定の波長においては所望の偏光特性が得られるが、特定の波長からずれた光に対しては所望の偏光特性が得られない場合がある。その点、本発明の偏光素子は、偏光層の一面の法線方向、すなわち光の進行方向から見た針状粒子の見掛け上のアスペクト比が相対的に小さい領域と相対的に大きい領域とが前記所定の方向に沿って配列されている。したがって、1種類の針状粒子であっても、光の吸収軸方向に様々なアスペクト比の針状粒子が存在していることと等価になり、広い波長帯域にわたって高い光吸収が生じる。その結果、広い波長帯域にわたって優れた偏光特性を発揮する偏光素子が実現できる。   The acicular particles used in this type of polarizing element have a specific absorption wavelength depending on the aspect ratio. Therefore, in the case of a polarizing element having one kind of acicular particles, a desired polarization characteristic can be obtained at a specific wavelength, but a desired polarization characteristic may not be obtained for light deviated from a specific wavelength. is there. In that respect, the polarizing element of the present invention has a region in which the apparent aspect ratio of the acicular particles as viewed from the normal direction of one surface of the polarizing layer, that is, the traveling direction of light, is relatively small and a region having a relatively large size. They are arranged along the predetermined direction. Therefore, even one type of acicular particles is equivalent to the presence of acicular particles having various aspect ratios in the light absorption axis direction, and high light absorption occurs over a wide wavelength band. As a result, it is possible to realize a polarizing element that exhibits excellent polarization characteristics over a wide wavelength band.

本発明の偏光素子は、光透過性を有する誘電体材料の中に複数の針状粒子が分散された偏光層を備え、前記複数の針状粒子は、前記偏光層の一面の法線方向から見たときに、前記誘電体材料の中で長軸方向が所定の方向に沿って配向し、前記偏光層の一面に垂直、かつ前記所定の方向に平行な断面において、前記複数の針状粒子は、前記偏光層の一面に平行かつ前記所定の方向に垂直な方向にそれぞれ延在する第1の仮想線と第2の仮想線とを曲線状に結ぶ仮想曲線に前記針状粒子の長軸方向が沿うように配向していることを特徴とする。   The polarizing element of the present invention includes a polarizing layer in which a plurality of acicular particles are dispersed in a light-transmitting dielectric material, and the plurality of acicular particles are from a normal direction of one surface of the polarizing layer. When viewed, the plurality of acicular particles in a cross section in which the major axis direction is oriented along a predetermined direction in the dielectric material, and is perpendicular to one surface of the polarizing layer and parallel to the predetermined direction. Is a long axis of the acicular particles in a virtual curve connecting the first virtual line and the second virtual line extending in a direction parallel to one surface of the polarizing layer and perpendicular to the predetermined direction. It is characterized by being oriented so that the direction is along.

本発明の偏光素子においては、偏光層の一面に垂直、かつ前記所定の方向に平行な断面において、複数の針状粒子が、前記所定の方向に垂直な方向にそれぞれ延在する第1の仮想線と第2の仮想線とを曲線状に結ぶ仮想曲線に沿って配向している。このとき、このような配向状態を偏光層の一面の法線方向から見ると、針状粒子の見掛け上のアスペクト比が第1の仮想線と第2の仮想線とを結ぶ直線上で変化しているように見える。そのため、上述したように、広い波長帯域にわたって高い光吸収が生じ、優れた偏光特性を発揮する偏光素子が実現できる。   In the polarizing element of the present invention, a first virtual particle in which a plurality of acicular particles extend in a direction perpendicular to the predetermined direction in a cross section perpendicular to one surface of the polarizing layer and parallel to the predetermined direction. The line is oriented along a virtual curve connecting the second virtual line and the second virtual line. At this time, when such an orientation state is viewed from the normal direction of one surface of the polarizing layer, the apparent aspect ratio of the acicular particles changes on a straight line connecting the first imaginary line and the second imaginary line. Looks like. Therefore, as described above, it is possible to realize a polarizing element that exhibits high light absorption over a wide wavelength band and exhibits excellent polarization characteristics.

本発明の偏光素子において、前記仮想曲線は、前記第1の仮想線と前記第2の仮想線との間に電圧を印加した際に生じる電気力線とすることができる。
この構成によれば、第1の仮想線と第2の仮想線との間に電圧を印加することにより、上記の針状粒子の配向状態を有する偏光素子を製造することができる。
In the polarizing element of the present invention, the virtual curve may be an electric force line generated when a voltage is applied between the first virtual line and the second virtual line.
According to this configuration, by applying a voltage between the first imaginary line and the second imaginary line, a polarizing element having the above-described acicular particle orientation state can be manufactured.

本発明の偏光素子において、前記複数の針状粒子は、金属単体、もしくは第1の金属の表面が第2の金属で覆われた複合金属で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、金属単体もしくは複合金属の種類を適切に選択することで、所望の偏光特性を有する偏光素子を実現することができる。
In the polarizing element of the present invention, it is preferable that the plurality of acicular particles are composed of a single metal or a composite metal in which the surface of the first metal is covered with the second metal.
According to this configuration, a polarizing element having desired polarization characteristics can be realized by appropriately selecting the type of a single metal or a composite metal.

本発明の偏光素子において、前記偏光層が設けられた基材をさらに備えていてもよい。
この構成によれば、基材が偏光層を支持する支持部材として機能する。これにより、取り扱いが容易な偏光素子を実現できる。
The polarizing element of the present invention may further include a base material provided with the polarizing layer.
According to this configuration, the base material functions as a support member that supports the polarizing layer. Thereby, a polarizing element that is easy to handle can be realized.

本発明の偏光素子において、前記誘電体材料の熱膨張係数は、前記基材の熱膨張係数と略等しいことが望ましい。
この構成によれば、偏光素子に温度変化が生じた場合でも基材と偏光層との間に熱応力による歪みが生じにくく、安定した偏光特性が得られる。
In the polarizing element of the present invention, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the dielectric material is substantially equal to the thermal expansion coefficient of the base material.
According to this configuration, even when a temperature change occurs in the polarizing element, distortion due to thermal stress hardly occurs between the base material and the polarizing layer, and stable polarization characteristics can be obtained.

本発明の偏光素子において、前記基材は、水晶もしくはサファイアで構成されていることが望ましい。
この構成によれば、偏光素子に温度変化が生じた場合でも基材に歪みが生じにくく、安定した偏光特性が得られる。
In the polarizing element of the present invention, it is preferable that the substrate is made of quartz or sapphire.
According to this configuration, even when a temperature change occurs in the polarizing element, the base material is hardly distorted, and stable polarization characteristics can be obtained.

本発明の偏光素子の製造方法は、基材の一面に、液状の誘電体材料の中に複数の針状粒子を分散させた溶液を塗布する工程と、前記溶液の表面に、互いに略平行な方向に延在する第1の電極および第2の電極を配置する工程と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加し、生じた電界により前記複数の針状粒子を配向させる工程と、前記複数の針状粒子を配向させた前記誘電体材料を焼成する工程と、を備えたことを特徴とする。   The manufacturing method of the polarizing element of the present invention includes a step of applying a solution in which a plurality of needle-like particles are dispersed in a liquid dielectric material on one surface of a substrate, and a surface of the solution substantially parallel to each other. Arranging the first electrode and the second electrode extending in a direction, applying a voltage between the first electrode and the second electrode, and generating the plurality of acicular particles by an electric field generated And a step of firing the dielectric material in which the plurality of needle-like particles are oriented.

本発明の偏光素子の製造方法によれば、溶液の表面に配置した第1の電極と第2の電極との間に電圧を印加することにより、溶液内の針状粒子の配向状態を上記のように制御することができる。したがって、複数種の針状粒子を用いることなく、広帯域にわたって優れた偏光特性を発揮する偏光素子を容易に製造することができる。   According to the method for manufacturing a polarizing element of the present invention, by applying a voltage between the first electrode and the second electrode arranged on the surface of the solution, the orientation state of the acicular particles in the solution is changed to the above-described state. Can be controlled. Therefore, a polarizing element that exhibits excellent polarization characteristics over a wide band can be easily manufactured without using a plurality of types of acicular particles.

本発明の偏光素子の製造方法において、前記誘電体材料の焼成を前記電圧の印加と同時に行うことが望ましい。
この構成によれば、複数の針状粒子の配向状態が維持された状態で周囲の誘電体材料が焼成により固化し、複数の針状粒子が固定される。したがって、所望の偏光特性を有する偏光素子を製造することができる。
In the method for manufacturing a polarizing element of the present invention, it is desirable that the dielectric material is fired simultaneously with the application of the voltage.
According to this configuration, the surrounding dielectric material is solidified by firing in a state where the orientation state of the plurality of needle-like particles is maintained, and the plurality of needle-like particles are fixed. Accordingly, a polarizing element having desired polarization characteristics can be manufactured.

前記溶液の表面に前記第1の電極および前記第2の電極を配置する工程において、前記第1の電極と前記第2の電極とを備えたテンプレート基板を前記溶液の表面に配置することが望ましい。
この構成によれば、第1の電極および第2の電極が取り扱いやすくなり、その後の第1の電極と第2の電極との間の電圧印加作業を容易に行うことができる。
In the step of disposing the first electrode and the second electrode on the surface of the solution, it is desirable to dispose a template substrate provided with the first electrode and the second electrode on the surface of the solution. .
According to this configuration, the first electrode and the second electrode can be easily handled, and the subsequent voltage application operation between the first electrode and the second electrode can be easily performed.

本発明の偏光素子の製造方法において、前記第1の電極および前記第2の電極の各々が、前記テンプレート基板の一面の法線方向から見て櫛歯状に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、第1の電極および第2の電極の各々の電極引き出し部に電圧を印加することにより、基材の広い範囲にわたって電界を生じさせることができる。その結果、基材の全面にわたってより均一な偏光特性を有する偏光素子を実現できる。
In the method for manufacturing a polarizing element of the present invention, it is desirable that each of the first electrode and the second electrode is formed in a comb shape when viewed from the normal direction of one surface of the template substrate.
According to this configuration, an electric field can be generated over a wide range of the substrate by applying a voltage to each electrode lead portion of the first electrode and the second electrode. As a result, a polarizing element having more uniform polarization characteristics over the entire surface of the substrate can be realized.

本発明の偏光素子の製造方法において、前記複数の針状粒子を配向させた後に、前記第1の電極および前記第2の電極を前記誘電体材料の表面から剥離する工程を備えることが望ましい。
この構成によれば、完成後の偏光素子上に第1の電極および第2の電極が残らないため、第1の電極および第2の電極の構成材料が光透過性を有する必要はない。よって、これら電極の構成材料の選択の自由度が高まる。
In the method for manufacturing a polarizing element of the present invention, it is desirable to include a step of peeling the first electrode and the second electrode from the surface of the dielectric material after orienting the plurality of acicular particles.
According to this configuration, since the first electrode and the second electrode do not remain on the completed polarizing element, the constituent materials of the first electrode and the second electrode do not have to be light transmissive. Therefore, the freedom degree of selection of the constituent material of these electrodes increases.

本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルの少なくとも一面側に配置された偏光素子と、を備え、前記偏光素子が、前記本発明の偏光素子であることを特徴とする。
本発明の液晶装置は前記本発明の偏光素子を備えているため、表示品位に優れた液晶装置を実現することができる。
The liquid crystal device of the present invention includes a liquid crystal panel in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and a polarizing element disposed on at least one surface side of the liquid crystal panel, and the polarizing element is the polarizing element of the present invention. It is characterized by being.
Since the liquid crystal device of the present invention includes the polarizing element of the present invention, a liquid crystal device excellent in display quality can be realized.

本発明の電子機器は、前記本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。
本発明の電子機器は前記本発明の液晶装置を備えているため、表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を実現することができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal device according to the present invention.
Since the electronic device according to the present invention includes the liquid crystal device according to the present invention, an electronic device having a liquid crystal display unit with excellent display quality can be realized.

本発明の一実施形態の偏光素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the polarizing element of one Embodiment of this invention. 本実施形態の偏光素子の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the polarizing element of this embodiment. 本実施形態の偏光素子の製造工程を、順を追って示す断面図である。It is sectional drawing which shows order for the manufacturing process of the polarizing element of this embodiment later on. (A)偏光素子の製造工程で用いるテンプレート基板の斜視図であり、(B)テンプレート基板の平面図である。(A) It is a perspective view of the template board | substrate used at the manufacturing process of a polarizing element, (B) It is a top view of a template board | substrate. 複数のナノロッドの配向状態を説明するための図であり、(A)電圧印加前の状態、(B)電圧印加後の状態をそれぞれ示す平面図である。It is a figure for demonstrating the orientation state of several nanorods, (A) The state before voltage application, (B) The top view which shows the state after voltage application, respectively. ナノロッドのアスペクト比と吸収断面積との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the aspect-ratio of a nanorod, and an absorption cross section. 本発明の一実施形態の液晶装置を示す平面図である。It is a top view which shows the liquid crystal device of one Embodiment of this invention. 図7のH−H’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the H-H 'line | wire of FIG. 本発明の一実施形態の電子機器を示す平面図である。It is a top view which shows the electronic device of one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態について、図1〜図6を用いて説明する。
図1は、本実施形態の偏光素子の断面図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the polarizing element of this embodiment.
In the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be varied depending on the component.

本実施形態の偏光素子1は、図1(A)に示すように、薄膜状の偏光層5を備えている。偏光層5は、光透過性を有する薄膜状の誘電体材料6と、誘電体材料6の中に分散された複数のナノロッド7(針状粒子)と、を含む。偏光層5は、基材としてのガラス基板2の上に設けられている。ガラス基板2の具体的な材質は特に限定されるものではなく、公知のいかなるガラス基板を用いても良い。なお、基材が光透過性を有する必要がある場合、基材として特にガラス基板に限定されるものではなく、石英基板、水晶基板、サファイア基板、樹脂基板等を用いても良い。偏光素子1に耐熱性が要求される場合には、無機系の基板を用いることが望ましい。特に、熱歪みが小さい水晶基板もしくはサファイア基板を用いることが望ましい。また、偏光素子1の用途によっては、基材は必ずしも光透過性を有している必要は無い。   The polarizing element 1 of the present embodiment includes a thin-film polarizing layer 5 as shown in FIG. The polarizing layer 5 includes a thin-film dielectric material 6 having optical transparency and a plurality of nanorods 7 (acicular particles) dispersed in the dielectric material 6. The polarizing layer 5 is provided on the glass substrate 2 as a base material. The specific material of the glass substrate 2 is not particularly limited, and any known glass substrate may be used. In addition, when a base material needs to have a light transmittance, it does not specifically limit to a glass substrate as a base material, A quartz substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a resin substrate, etc. may be used. When the polarizing element 1 is required to have heat resistance, it is desirable to use an inorganic substrate. In particular, it is desirable to use a quartz substrate or a sapphire substrate with small thermal strain. Further, depending on the application of the polarizing element 1, the substrate does not necessarily need to have light transmittance.

偏光層5は、広い波長帯域において、第1の偏光状態の第1偏光の透過率が、第1の偏光状態とは異なる第2の偏光状態の第2偏光の透過率とは異なる特性を有する。例えば偏光層5の一面に光が入射するとき、S偏光の透過率とP偏光の透過率とが異なる。すなわち、偏光層5は、広い波長帯域において、第1偏光を選択的に透過する一方、第2偏光を選択的に吸収する特性を有する。偏光層5は、無機物を主原料とする光透過性を有する誘電体材料、例えばシリコン酸化物からなる誘電体材料6の中に、例えば金(Au)等からなる複数のナノロッド7(針状粒子)が分散したものである。   The polarization layer 5 has characteristics in which the transmittance of the first polarization in the first polarization state is different from the transmittance of the second polarization in the second polarization state different from the first polarization state in a wide wavelength band. . For example, when light enters one surface of the polarizing layer 5, the transmittance of S-polarized light and the transmittance of P-polarized light are different. That is, the polarizing layer 5 has a characteristic of selectively transmitting the first polarized light while selectively absorbing the second polarized light in a wide wavelength band. The polarizing layer 5 is composed of a plurality of nanorods 7 (needle-like particles made of, for example, gold (Au) in a dielectric material 6 made of an inorganic substance and having a light transmission property, for example, a dielectric material 6 made of silicon oxide. ) Are dispersed.

ナノロッド7の材料としては、金の他、銀(Ag)等の金属単体を用いることができる。もしくは、金(第1の金属)からなる針状結晶の表面が銀(第2の金属)で被覆された複合金属を用いることもできる。誘電体材料6としては、光透過性が高いシリコン酸化物等の材料を用いることが望ましい。温度変化が生じた際の熱歪みを極力小さくするために、誘電体材料6の熱膨張係数はガラス基板2の熱膨張係数と略等しいことが望ましい。後述する製造方法を実現するために、誘電体材料6は、液状でガラス基板2上に塗布が可能であり、ナノロッド7が均一に分散して電圧印加時に配向状態を変化できる程度の粘度を有することが望ましい。   As a material for the nanorod 7, a simple metal such as silver (Ag) can be used in addition to gold. Alternatively, a composite metal in which the surface of a needle crystal made of gold (first metal) is coated with silver (second metal) can also be used. As the dielectric material 6, it is desirable to use a material such as silicon oxide having a high light transmittance. It is desirable that the thermal expansion coefficient of the dielectric material 6 is substantially equal to the thermal expansion coefficient of the glass substrate 2 in order to minimize the thermal strain when the temperature change occurs. In order to realize a manufacturing method to be described later, the dielectric material 6 is liquid and can be applied on the glass substrate 2, and the nanorods 7 are uniformly dispersed and have a viscosity enough to change the alignment state when a voltage is applied. It is desirable.

ナノロッド7は、短軸方向が例えば数nmから数十nm程度、長軸方向が例えば数十nmから100nm程度の寸法を有している。ナノロッド7のサイズの一例は、長軸方向の寸法が例えば15nm、短軸方向の寸法が例えば5nm、アスペクト比が3である。アスペクト比とは、ナノロッド7の短軸方向の寸法に対する長軸方向の寸法の比である。ナノロッド7は、振動方向がナノロッド7の短軸方向と一致した偏光成分に対する吸収スペクトルが、振動方向がナノロッド7の長軸方向と一致した偏光成分に対する吸収スペクトルとは異なる、という特性を有している。   The nanorod 7 has a dimension in which the minor axis direction is, for example, about several nanometers to several tens of nm, and the major axis direction is, for example, several tens of nanometers to about 100 nm. As an example of the size of the nanorod 7, the dimension in the major axis direction is, for example, 15 nm, the dimension in the minor axis direction is, for example, 5 nm, and the aspect ratio is 3. The aspect ratio is the ratio of the dimension in the major axis direction to the dimension in the minor axis direction of the nanorod 7. The nanorod 7 has a characteristic that an absorption spectrum for a polarization component whose vibration direction coincides with the minor axis direction of the nanorod 7 is different from an absorption spectrum for a polarization component whose vibration direction coincides with the major axis direction of the nanorod 7. Yes.

図1、図5(a)、図5(b)に示すように、偏光層5のガラス基板に接する側の面と反対側の面において所定の方向と垂直な方向に延在する第1の仮想線11aおよび第2の仮想線11bを想定する。第1の仮想線11aは、後述する偏光素子1の製造工程において電圧印加時に配置される第1の電極3の電極指3aにおける短手方向の中心線に相当する。第2の仮想線11bは、後述する偏光素子1の製造工程において電圧印加時に配置される第2の電極4の電極指4aにおける短手方向の中心線に相当する。図5(a)、(b)において、符号3fで示す直線は第1の電極3の電極指3aの輪郭を示す直線であり、符号4fで示す直線は第2の電極4の電極指4aの輪郭を示す直線である。   As shown in FIG. 1, FIG. 5A, FIG. 5B, a first surface extending in a direction perpendicular to a predetermined direction on the surface of the polarizing layer 5 opposite to the surface in contact with the glass substrate. Assume a virtual line 11a and a second virtual line 11b. The first imaginary line 11a corresponds to a center line in the short direction of the electrode finger 3a of the first electrode 3 disposed when a voltage is applied in the manufacturing process of the polarizing element 1 described later. The second imaginary line 11b corresponds to a center line in the short direction of the electrode finger 4a of the second electrode 4 disposed when a voltage is applied in the manufacturing process of the polarizing element 1 described later. 5A and 5B, the straight line indicated by reference numeral 3 f is a straight line indicating the outline of the electrode finger 3 a of the first electrode 3, and the straight line indicated by reference numeral 4 f is the line of the electrode finger 4 a of the second electrode 4. It is a straight line showing an outline.

偏光層5の主面に垂直、かつ第1の仮想線11aおよび第2の仮想線11bに垂直な断面において、図1に示すように、複数のナノロッド7は、第1の仮想線11aと第2の仮想線11bとを曲線状に結ぶ仮想曲線に沿って配向している。この仮想曲線は、後述するように、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加したときの電気力線である。ここでは図面を見易くするため、3本の電気力線に沿って配向するナノロッド7のみを図示したが、これ以外にも多数のナノロッド7が第1の仮想線11aと第2の仮想線11bとの間を弓状に結ぶように配向している。   In the cross section perpendicular to the main surface of the polarizing layer 5 and perpendicular to the first imaginary line 11a and the second imaginary line 11b, the plurality of nanorods 7 are connected to the first imaginary line 11a and the first imaginary line 11a as shown in FIG. It is oriented along a virtual curve connecting the two virtual lines 11b in a curved line. This virtual curve is a line of electric force when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4 as described later. Here, in order to make the drawing easy to see, only the nanorods 7 oriented along the three lines of electric force are shown, but in addition to this, a number of nanorods 7 include the first virtual lines 11a and the second virtual lines 11b. They are oriented so that they are connected in a bow shape.

これに対して、偏光層5の主面の法線方向から見ると、複数のナノロッド7は、図5(b)に示すように、略同一の方向に配向している。複数のナノロッド7は、長軸方向が第1の仮想線11aおよび第2の仮想線11bと略垂直な方向(所定の方向)に沿うように配向している。偏光層5の主面の法線方向から見たとき、第1の仮想線11aと重なる領域または第2の仮想線11bと重なる領域におけるナノロッド7の見掛け上のアスペクト比は、第1の仮想線11aと第2の仮想線11bとの間の領域におけるナノロッド7の見掛け上のアスペクト比よりも小さい。より具体的には、第1の仮想線11aと第2の仮想線11bとの中間に近い程、ナノロッド7の見掛け上のアスペクト比は大きく、第1の仮想線11aあるいは第2の仮想線11bに近い程、ナノロッド7の見掛け上のアスペクト比は小さい。ここで、ナノロッド7の見掛け上のアスペクト比とは、偏光層5の主面へのナノロッド7の射影のアスペクト比を意味する。   On the other hand, when viewed from the normal direction of the main surface of the polarizing layer 5, the plurality of nanorods 7 are oriented in substantially the same direction as shown in FIG. The plurality of nanorods 7 are oriented such that the major axis direction is along a direction (predetermined direction) substantially perpendicular to the first virtual line 11a and the second virtual line 11b. When viewed from the normal direction of the main surface of the polarizing layer 5, the apparent aspect ratio of the nanorod 7 in the region overlapping the first imaginary line 11a or the region overlapping the second imaginary line 11b is the first imaginary line. It is smaller than the apparent aspect ratio of the nanorod 7 in the region between 11a and the second virtual line 11b. More specifically, the closer to the middle between the first virtual line 11a and the second virtual line 11b, the larger the apparent aspect ratio of the nanorod 7, and the first virtual line 11a or the second virtual line 11b. The closer the ratio is, the smaller the apparent aspect ratio of the nanorod 7 is. Here, the apparent aspect ratio of the nanorod 7 means the aspect ratio of the projection of the nanorod 7 onto the main surface of the polarizing layer 5.

例えばアスペクト比が3のナノロッド7を用いた場合、隣り合う第1の仮想線11aと第2の仮想線11bとの間の略中央に位置するナノロッド7は、図1に示したように、長軸方向を偏光層5の主面に対して略平行に向けて配向しているため、見掛け上のアスペクト比が略3である。ところが、第1の仮想線11aと重なる領域または第2の仮想線11bと重なる領域に位置するナノロッド7は、長軸方向が偏光層5の主面に対して立ち上がっているため、見掛け上のアスペクト比は3よりも充分に小さい値を取る。   For example, when the nanorod 7 having an aspect ratio of 3 is used, the nanorod 7 positioned at the approximate center between the adjacent first virtual line 11a and the second virtual line 11b is long as shown in FIG. Since the axial direction is oriented substantially parallel to the main surface of the polarizing layer 5, the apparent aspect ratio is about 3. However, the nanorod 7 positioned in the region overlapping the first imaginary line 11a or the region overlapping the second imaginary line 11b rises in the major axis direction with respect to the main surface of the polarizing layer 5, and thus has an apparent aspect. The ratio takes a value sufficiently smaller than 3.

図5(b)は、隣り合う1組の第1の仮想線11aおよび第2の仮想線11bに対応する箇所の拡大図である。したがって、偏光素子1の全域では、図5(b)に示すナノロッド7の配向状態が所定の方向に繰り返された構成を採る。すなわち、偏光層5の主面の法線方向から見たとき、偏光層5において、誘電体材料6の中で複数のナノロッド7の長軸方向が所定の方向に沿って配向し、ナノロッド7の見掛け上のアスペクト比が相対的に小さい領域と相対的に大きい領域とが前記所定の方向に沿って交互に配列されている。   FIG. 5B is an enlarged view of locations corresponding to a pair of adjacent first virtual lines 11a and second virtual lines 11b. Therefore, in the entire region of the polarizing element 1, a configuration is adopted in which the alignment state of the nanorods 7 shown in FIG. 5B is repeated in a predetermined direction. That is, when viewed from the normal direction of the main surface of the polarizing layer 5, the major axis direction of the plurality of nanorods 7 is aligned along a predetermined direction in the dielectric material 6 in the polarizing layer 5. Regions having a relatively small apparent aspect ratio and regions having a relatively large aspect ratio are alternately arranged along the predetermined direction.

以下、本実施形態の偏光素子1の製造方法について、図2〜図4を用いて説明する。
最初に、図3(A)に示すように、第1の電極3と第2の電極4とが交互に配置されたテンプレート基板12を作製する(図2のステップS1)。
テンプレート基板12の構成について説明する。
第1の電極3および第2の電極4は、基板13の一面に形成されている。第1の電極3は、図4(A)、(B)に示すように、複数本(本実施形態では3本)の電極指3aと、これら電極指3aと一体に形成された電極引き出し部3bと、を有している。複数本の電極指3aは、互いに平行に配置され、基板13の一辺に平行な方向に延在している。第2の電極4は、第1の電極3と同様、複数本(本実施形態では3本)の電極指4aと、これら電極指4aと一体に形成された電極引き出し部4bと、を有している。複数本の電極指4aは、互いに平行に配置され、基板13の一辺に平行な方向に延在している。すなわち、第1の電極3の各電極指3aと第2の電極4の各電極指4aとは、互いに平行に延在している。
Hereinafter, the manufacturing method of the polarizing element 1 of this embodiment is demonstrated using FIGS.
First, as shown in FIG. 3A, a template substrate 12 in which the first electrodes 3 and the second electrodes 4 are alternately arranged is manufactured (step S1 in FIG. 2).
The configuration of the template substrate 12 will be described.
The first electrode 3 and the second electrode 4 are formed on one surface of the substrate 13. As shown in FIGS. 4A and 4B, the first electrode 3 includes a plurality of (three in this embodiment) electrode fingers 3a and an electrode lead portion formed integrally with the electrode fingers 3a. 3b. The plurality of electrode fingers 3 a are arranged in parallel to each other and extend in a direction parallel to one side of the substrate 13. Similar to the first electrode 3, the second electrode 4 has a plurality of (three in this embodiment) electrode fingers 4a and an electrode lead portion 4b formed integrally with the electrode fingers 4a. ing. The plurality of electrode fingers 4 a are arranged in parallel to each other and extend in a direction parallel to one side of the substrate 13. That is, each electrode finger 3a of the first electrode 3 and each electrode finger 4a of the second electrode 4 extend in parallel to each other.

第1の電極3と第2の電極4とは、基板13の一面の法線方向から見て櫛歯状に形成されている。第1の電極3と第2の電極4とは、互いの櫛歯が噛み合うように配置されており、互いに電気的に接続されていない。第1の電極3の電極指3aと第2の電極4の電極指4aとの間隔は例えば1μm程度である。第1の電極3および第2の電極4は、例えばインジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電材料で構成されていてもよいし、金属材料で構成されていてもよい。基板13の材料は特に限定されない。   The first electrode 3 and the second electrode 4 are formed in a comb shape when viewed from the normal direction of one surface of the substrate 13. The first electrode 3 and the second electrode 4 are arranged so that their comb teeth mesh with each other, and are not electrically connected to each other. The distance between the electrode finger 3a of the first electrode 3 and the electrode finger 4a of the second electrode 4 is, for example, about 1 μm. The first electrode 3 and the second electrode 4 may be made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) or a metal material. May be. The material of the substrate 13 is not particularly limited.

テンプレート基板12を作製する際には、第1の電極3および第2の電極4の材料としてITOを用いる場合、最初に、基板13の一面に、例えばスパッタ法によりITO膜を成膜する。次に、周知のフォトリソグラフィー法、エッチング法によりITO膜を櫛歯状にパターニングし、複数の電極指3aを有する第1の電極3および複数の電極指4aを有する第2の電極4を形成する。   When the template substrate 12 is manufactured, when ITO is used as the material of the first electrode 3 and the second electrode 4, an ITO film is first formed on one surface of the substrate 13 by, for example, sputtering. Next, the ITO film is patterned in a comb shape by a known photolithography method and etching method to form a first electrode 3 having a plurality of electrode fingers 3a and a second electrode 4 having a plurality of electrode fingers 4a. .

次に、図3(B)に示すように、ガラス基板2の一面に、誘電体材料6としてのポリシラザンSOG(Spin On Glass)の中に複数のナノロッド7を分散させたポリシラザンSOG溶液8を塗布する(図2のステップS2)。ポリシラザンSOGは、塗布時には液状であり、後の工程で焼成すると、シリコン酸化物に変成する誘電体材料6である。この時点では、複数のナノロッド7はポリシラザンSOG溶液8の中でランダムな方向を向いている。   Next, as shown in FIG. 3B, a polysilazane SOG solution 8 in which a plurality of nanorods 7 are dispersed in polysilazane SOG (Spin On Glass) as a dielectric material 6 is applied to one surface of a glass substrate 2. (Step S2 in FIG. 2). Polysilazane SOG is a dielectric material 6 that is liquid at the time of application and transforms into silicon oxide when baked in a later step. At this point, the plurality of nanorods 7 are in random directions in the polysilazane SOG solution 8.

次に、図3(C)に示すように、テンプレート基板12を、第1の電極3および第2の電極4が形成された側の面をポリシラザンSOG溶液8の側に向けて、ポリシラザンSOG溶液8の表面上に配置する。次に、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加し、生じた電界により複数のナノロッド7を配向させる(図2のステップS3)。具体的には、第1の電極3の電極引き出し部3b(図4(A)、(B)参照)に高周波電源10を接続し、第2の電極4の電極引き出し部4b(図4(A)、(B)参照)を接地する。これにより、第1の電極3の電極指3aと第2の電極4の電極指4aとの間に電界が生じる。このとき、第1の電極3の電極指3aと第2の電極4の電極指4aとを曲線状に結ぶように電気力線が発生する。ナノロッド7は針状の形状をしており、各ナノロッド7には分極が生じている。そのため、各ナノロッド7は、長軸方向が電気力線に沿うように配向する。   Next, as shown in FIG. 3C, the template substrate 12 is placed with the surface on which the first electrode 3 and the second electrode 4 are formed facing the polysilazane SOG solution 8, and the polysilazane SOG solution. 8 on the surface. Next, a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, and the plurality of nanorods 7 are oriented by the generated electric field (step S3 in FIG. 2). Specifically, the high frequency power supply 10 is connected to the electrode lead portion 3b (see FIGS. 4A and 4B) of the first electrode 3, and the electrode lead portion 4b of the second electrode 4 (FIG. 4A). ), See (B)). As a result, an electric field is generated between the electrode finger 3 a of the first electrode 3 and the electrode finger 4 a of the second electrode 4. At this time, electric lines of force are generated so as to connect the electrode finger 3a of the first electrode 3 and the electrode finger 4a of the second electrode 4 in a curved shape. The nanorod 7 has a needle shape, and each nanorod 7 is polarized. Therefore, each nanorod 7 is oriented so that the major axis direction is along the lines of electric force.

次に、図3(D)に示すように、テンプレート基板12をポリシラザンSOG溶液8上から剥離する(図2のステップS4)。
次に、複数のナノロッド7を配向させたポリシラザンSOG溶液8を、例えばオーブン等を用いて400℃以上の温度で焼成する(図2のステップS5)。これにより、ポリシラザンSOG溶液8の中の有機溶媒が除去されるとともに、ポリシラザンが大気中の水分や酸素と反応して固化し、シリコン酸化物に変化する。このとき、複数のナノロッド7が電気力線に沿って配向した状態で固定され、図1に示す偏光層5が形成される。
以上の工程を経て、本実施形態の偏光素子1が完成する。
Next, as shown in FIG. 3D, the template substrate 12 is peeled from the polysilazane SOG solution 8 (step S4 in FIG. 2).
Next, the polysilazane SOG solution 8 in which the plurality of nanorods 7 are oriented is baked at a temperature of 400 ° C. or higher using, for example, an oven (step S5 in FIG. 2). As a result, the organic solvent in the polysilazane SOG solution 8 is removed, and the polysilazane reacts with moisture and oxygen in the atmosphere to solidify and change into silicon oxide. At this time, the plurality of nanorods 7 are fixed in a state of being aligned along the lines of electric force, and the polarizing layer 5 shown in FIG. 1 is formed.
Through the above steps, the polarizing element 1 of the present embodiment is completed.

なお、電圧の印加とポリシラザンSOG溶液8の焼成は別々に行ってもよいが、同時に行ってもよい。電圧の印加とポリシラザンSOG溶液8の焼成を同時に行うと、複数のナノロッド7が電気力線に沿って配向した状態で確実に固定されやすく、所望の偏光特性を実現しやすい。その場合、テンプレート基板12として耐熱性の高いものを用いる必要がある。焼成が終わった後、テンプレート基板12を偏光層5から剥離すればよい。また、ポリシラザンSOG溶液8の成分と電極材料との反応を防ぐため、SiO等の層間絶縁膜を第1の電極3上および第2の電極4上に形成してもよい。 The voltage application and the firing of the polysilazane SOG solution 8 may be performed separately, or may be performed simultaneously. When the voltage application and the polysilazane SOG solution 8 are fired at the same time, the plurality of nanorods 7 are easily fixed in a state of being aligned along the lines of electric force, and desired polarization characteristics are easily realized. In that case, it is necessary to use a template substrate 12 having high heat resistance. After the baking is finished, the template substrate 12 may be peeled from the polarizing layer 5. In order to prevent the reaction between the components of the polysilazane SOG solution 8 and the electrode material, an interlayer insulating film such as SiO 2 may be formed on the first electrode 3 and the second electrode 4.

ポリシラザンSOG溶液8の上にテンプレート基板12を配置した後、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加する前の時点では、偏光層5の主面の法線方向から見ると、図5(a)に示すように、複数のナノロッド7はランダムな方向を向いている。これに対して、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加すると、偏光層5の主面の法線方向から見て、図5(b)に示すように、複数のナノロッド7は、第1の電極3の電極指3aおよび第2の電極4の電極指4aの延在方向と略垂直な方向に沿って配向する。また、ナノロッド7の見掛け上の長軸方向の寸法がナノロッド7の位置によって異なるため、ナノロッド7の見掛け上のアスペクト比はナノロッド7の位置によって異なる。   After placing the template substrate 12 on the polysilazane SOG solution 8 and before applying a voltage between the first electrode 3 and the second electrode 4, from the normal direction of the main surface of the polarizing layer 5. As shown in FIG. 5A, the plurality of nanorods 7 are oriented in a random direction. On the other hand, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, as shown in FIG. The nanorods 7 are oriented along a direction substantially perpendicular to the extending direction of the electrode fingers 3 a of the first electrode 3 and the electrode fingers 4 a of the second electrode 4. In addition, since the apparent major axis dimension of the nanorod 7 varies depending on the position of the nanorod 7, the apparent aspect ratio of the nanorod 7 varies depending on the position of the nanorod 7.

この種の偏光素子に用いるナノロッドは、見掛け上のアスペクト比によって固有の吸収波長を有する。したがって、1種類の針状粒子を有する偏光素子の場合、ある特定波長においては所望の偏光特性が得られるが、特定波長からずれた光に対しては所望の偏光特性が得られないおそれがある。   Nanorods used in this type of polarizing element have a specific absorption wavelength depending on the apparent aspect ratio. Therefore, in the case of a polarizing element having one kind of acicular particles, a desired polarization characteristic can be obtained at a specific wavelength, but the desired polarization characteristic may not be obtained for light deviated from the specific wavelength. .

図6は、銀ナノロッドのアスペクト比と吸収断面積との関係を示すグラフである。図6の横軸は光の波長[nm]を示し、図6の縦軸は吸収断面積[a.u.]を示している。図6では、実線、破線、1点鎖線の3本のグラフを示すが、これら3本のグラフはアスペクト比が異なる3種類のナノロッドに対応する。図6に示す通り、ナノロッドのアスペクト比の変化に伴って、光の吸収ピーク波長が変化する。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of the silver nanorods and the absorption cross section. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the wavelength [nm] of light, and the vertical axis in FIG. 6 indicates the absorption cross section [a.u.]. In FIG. 6, three graphs of a solid line, a broken line, and a one-dot chain line are shown, and these three graphs correspond to three types of nanorods having different aspect ratios. As shown in FIG. 6, the absorption peak wavelength of light changes as the aspect ratio of the nanorod changes.

本実施形態の偏光素子1は、ナノロッド7の見掛け上のアスペクト比がガラス基板2の面上の位置によって周期的に変化している。そのため、偏光層5の中に1種類のナノロッド7が含まれているだけであっても、光の吸収軸方向に様々なアスペクト比のナノロッドが存在していることと等価になり、広帯域にわたって高い光吸収が生じる。その結果、優れた偏光特性を発揮する偏光素子が実現できる。   In the polarizing element 1 of the present embodiment, the apparent aspect ratio of the nanorod 7 periodically changes depending on the position on the surface of the glass substrate 2. Therefore, even if only one type of nanorod 7 is included in the polarizing layer 5, it becomes equivalent to the presence of nanorods with various aspect ratios in the light absorption axis direction, and is high over a wide band. Light absorption occurs. As a result, a polarizing element that exhibits excellent polarization characteristics can be realized.

本実施形態の偏光素子1は、後に偏光層5の母材となるポリシラザンSOGの中に1種類のナノロッド7を分散させたポリシラザンSOG溶液8を用いて製造することができる。よって、偏光素子1の製造工程の簡略化が図れる。また、偏光素子1の構成材料が全て無機材料であるため、耐熱性に優れた偏光素子を実現することができる。   The polarizing element 1 of the present embodiment can be manufactured using a polysilazane SOG solution 8 in which one type of nanorod 7 is dispersed in a polysilazane SOG that will be a base material of the polarizing layer 5 later. Therefore, the manufacturing process of the polarizing element 1 can be simplified. Moreover, since all the constituent materials of the polarizing element 1 are inorganic materials, a polarizing element having excellent heat resistance can be realized.

本実施形態の偏光素子1の製造方法においては、第1の電極3および第2の電極4を備えたテンプレート基板12を使い回すことができる。そのため、ガラス基板2側に電極を形成するなどの加工を施す必要がない。そのため、透過率が高い偏光素子1を低コストで製造することができる。また、テンプレート基板12の第1の電極3および第2の電極4が櫛歯状に形成されているため、第1の電極3および第2の電極4の各々の電極引き出し部3b,4bに電圧を印加することにより、広い範囲にわたって電界を生じさせることができる。その結果、偏光層5の全面にわたってより均一な偏光特性を有する偏光素子1を実現できる。   In the method for manufacturing the polarizing element 1 according to the present embodiment, the template substrate 12 including the first electrode 3 and the second electrode 4 can be reused. Therefore, it is not necessary to perform processing such as forming an electrode on the glass substrate 2 side. Therefore, the polarizing element 1 having a high transmittance can be manufactured at a low cost. Further, since the first electrode 3 and the second electrode 4 of the template substrate 12 are formed in a comb shape, voltage is applied to the electrode lead portions 3b and 4b of the first electrode 3 and the second electrode 4, respectively. By applying, an electric field can be generated over a wide range. As a result, the polarizing element 1 having more uniform polarization characteristics over the entire surface of the polarizing layer 5 can be realized.

[液晶装置]
以下、本発明の一実施形態である液晶装置を、図7、図8を参照して説明する。
本実施形態では、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を画素スイッチング素子として用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の例を挙げて説明する。図7は本実施形態の液晶表示装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図、図8は図7のH−H’線に沿う断面図である。
[Liquid Crystal Device]
Hereinafter, a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, an example of an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) as a pixel switching element will be described. FIG. 7 is a plan view of the liquid crystal display device according to the present embodiment as viewed from the side of the counter substrate together with each component, and FIG.

図7および図8に示すように、本実施形態の液晶表示装置31は、TFTアレイ基板32と対向基板33とがシール材34によって貼り合わされ、このシール材34によって区画された領域内に液晶層35が封入された液晶パネル36を有している。液晶層35は、正の誘電率異方性を有する液晶材料から構成されている。シール材34の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜(周辺見切り)37が形成されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the liquid crystal display device 31 of this embodiment includes a TFT array substrate 32 and a counter substrate 33 bonded together by a sealing material 34, and a liquid crystal layer in a region partitioned by the sealing material 34. A liquid crystal panel 36 in which 35 is enclosed is provided. The liquid crystal layer 35 is made of a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy. A light shielding film (peripheral parting) 37 made of a light shielding material is formed in a region inside the region where the sealing material 34 is formed.

シール材34の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路38および外部回路実装端子39がTFTアレイ基板32の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路40が形成されている。TFTアレイ基板32の残る一辺には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路40の間を接続するための複数の配線41が設けられている。また、対向基板43の角部においては、TFTアレイ基板32と対向基板33との間で電気的導通をとるための基板間導通材42が配設されている。   In the peripheral circuit area outside the sealing material 34, a data line driving circuit 38 and an external circuit mounting terminal 39 are formed along one side of the TFT array substrate 32, and scanning lines are formed along two sides adjacent to the one side. A drive circuit 40 is formed. On the remaining side of the TFT array substrate 32, a plurality of wirings 41 are provided for connecting between the scanning line driving circuits 40 provided on both sides of the display area. In addition, an inter-substrate conductive material 42 for providing electrical continuity between the TFT array substrate 32 and the counter substrate 33 is disposed at a corner portion of the counter substrate 43.

対向基板33の液晶層35側の面には、カラーフィルター43が形成されている。カラーフィルター43は、マトリクス状に配列された複数のサブピクセルの各々に対応して、赤色色材層、緑色色材層、青色色材層を有している。液晶パネル36の光入射側および光射出側には、偏光板44,45がそれぞれ配置されている。これらの偏光板44,45は、上記実施形態の偏光素子である。   A color filter 43 is formed on the surface of the counter substrate 33 on the liquid crystal layer 35 side. The color filter 43 has a red color material layer, a green color material layer, and a blue color material layer corresponding to each of the plurality of subpixels arranged in a matrix. Polarizers 44 and 45 are disposed on the light incident side and the light emission side of the liquid crystal panel 36, respectively. These polarizing plates 44 and 45 are the polarizing elements of the said embodiment.

本実施形態によれば、上記実施形態の偏光素子を備えたことにより、明るく、コントラストの高い表示が可能な液晶表示装置を実現できる。   According to this embodiment, by providing the polarizing element of the above-described embodiment, it is possible to realize a liquid crystal display device that can display brightly and with high contrast.

[電子機器]
以下、本発明の電子機器の一実施形態を、図9を用いて説明する。
図9は上記実施形態の液晶表示装置を備えた携帯電話機の斜視図である。図9に示すように、携帯電話機1300(電子機器)は、複数の操作ボタン1302、受話口1303、送話口1304とともに、上記実施形態の液晶表示装置からなる表示部1301を備えている。
[Electronics]
Hereinafter, an embodiment of an electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a perspective view of a mobile phone including the liquid crystal display device of the above embodiment. As shown in FIG. 9, the cellular phone 1300 (electronic device) includes a display unit 1301 including the liquid crystal display device of the above embodiment, together with a plurality of operation buttons 1302, an earpiece 1303 and a mouthpiece 1304.

本実施形態によれば、表示部1301として上記実施形態の液晶表示装置を備えたことにより、表示品位に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。   According to this embodiment, by providing the liquid crystal display device of the above embodiment as the display unit 1301, an electronic apparatus including a liquid crystal display unit with excellent display quality can be realized.

なお、本発明の電子機器の具体例としては、上記の携帯電話機の他、プロジェクター、電子ブック、パーソナルコンピューター、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビジョン、ビューファインダー型またはモニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた電子機器等が挙げられる。   Specific examples of the electronic apparatus of the present invention include a projector, an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, car navigation, as well as the above mobile phone. Examples include an apparatus, a pager, an electronic notebook, a calculator, a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal, and an electronic device equipped with a touch panel.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、第1の電極および第2の電極の材料として透明導電材料を用いたが、第1の電極および第2の電極の材料として必ずしも透明導電材料を用いなくてもよい。また、上記実施形態では、ナノロッドの材料として金属を用いたが、これに代えて、半導体材料を用いてもよい。その他、偏光素子もしくはテンプレート基板の各部の形状、配置、構成材料、製造工程等に関しては適宜変更が可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the transparent conductive material is used as the material for the first electrode and the second electrode, but the transparent conductive material is not necessarily used as the material for the first electrode and the second electrode. Moreover, in the said embodiment, although the metal was used as a material of a nanorod, it may replace with this and may use a semiconductor material. In addition, the shape, arrangement, constituent material, manufacturing process, etc. of each part of the polarizing element or template substrate can be appropriately changed.

上記実施形態では、基材としてガラス基板を用い、基材が光透過性を有している例を挙げたが、偏光素子の用途によっては基材が必ずしも光透過性を有していなくてもよい。例えば反射型の液晶装置に用いる場合等には、光反射性の基材を用いることができる。また、上記実施形態では他に何も設けられていない基板の一面に偏光層を設けた例を示したが、例えば上述のTFTアレイ基板や対向基板のように、他の構成要素が設けられた基板の一面の上にさらに本発明による偏光層を設けてもよい。また、本発明の偏光素子は、必ずしも基材を備えていなくてもよい。例えば上記実施形態の偏光素子の偏光層から基材を剥離するなどして、偏光素子が偏光層のみで構成されていてもよい。   In the above-described embodiment, an example in which a glass substrate is used as a base material and the base material has optical transparency has been given. However, depending on the use of the polarizing element, the base material does not necessarily have optical transparency. Good. For example, when used in a reflective liquid crystal device, a light reflective substrate can be used. Moreover, although the example which provided the polarizing layer in the one surface of the board | substrate in which nothing else was provided was shown in the said embodiment, for example, other components were provided like the above-mentioned TFT array substrate or a counter substrate. A polarizing layer according to the present invention may be further provided on one surface of the substrate. In addition, the polarizing element of the present invention does not necessarily include a substrate. For example, the polarizing element may be composed of only the polarizing layer by peeling the base material from the polarizing layer of the polarizing element of the above embodiment.

1…偏光素子、2…ガラス基板(基材)、3…第1の電極、4…第2の電極、5…偏光層、6…誘電体材料、7…ナノロッド(針状粒子)、8…ポリシラザンSOG溶液、11a…第1の仮想線、11b…第2の仮想線、12…テンプレート基板、31…液晶表示装置(液晶装置)、36…液晶パネル、44,45…偏光板(偏光素子)、1300…携帯電話機(電子機器)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polarizing element, 2 ... Glass substrate (base material), 3 ... 1st electrode, 4 ... 2nd electrode, 5 ... Polarizing layer, 6 ... Dielectric material, 7 ... Nanorod (acicular particle), 8 ... Polysilazane SOG solution, 11a ... first imaginary line, 11b ... second imaginary line, 12 ... template substrate, 31 ... liquid crystal display device (liquid crystal device), 36 ... liquid crystal panel, 44, 45 ... polarizing plate (polarizing element) 1300: Mobile phone (electronic device).

Claims (14)

光透過性を有する誘電体材料の中に複数の針状粒子が分散された偏光層を備え、
前記複数の針状粒子は、前記偏光層の一面の法線方向から見たときに、前記誘電体材料の中で前記針状粒子の長軸方向が所定の方向に沿って配向し、
前記偏光層の一面の法線方向から見た前記複数の針状粒子の見掛け上のアスペクト比が相対的に小さい領域と相対的に大きい領域とが前記所定の方向に沿って配列されていることを特徴とする偏光素子。
Comprising a polarizing layer in which a plurality of needle-like particles are dispersed in a light-transmitting dielectric material;
The plurality of acicular particles, when viewed from the normal direction of one surface of the polarizing layer, the major axis direction of the acicular particles in the dielectric material is aligned along a predetermined direction,
A region having a relatively small apparent aspect ratio and a region having a relatively large apparent aspect ratio of the plurality of acicular particles as viewed from the normal direction of one surface of the polarizing layer are arranged along the predetermined direction. A polarizing element.
光透過性を有する誘電体材料の中に複数の針状粒子が分散された偏光層を備え、
前記複数の針状粒子は、前記偏光層の一面の法線方向から見たときに、前記誘電体材料の中で長軸方向が所定の方向に沿って配向し、
前記偏光層の一面に垂直、かつ前記所定の方向に平行な断面において、前記複数の針状粒子は、前記偏光層の一面に平行かつ前記所定の方向に垂直な方向にそれぞれ延在する第1の仮想線と第2の仮想線とを曲線状に結ぶ仮想曲線に前記針状粒子の長軸方向が沿うように配向していることを特徴とする偏光素子。
Comprising a polarizing layer in which a plurality of needle-like particles are dispersed in a light-transmitting dielectric material;
The plurality of acicular particles, when viewed from the normal direction of one surface of the polarizing layer, the major axis direction is oriented along a predetermined direction in the dielectric material,
In a cross section perpendicular to one surface of the polarizing layer and parallel to the predetermined direction, the plurality of acicular particles extend in a direction parallel to one surface of the polarizing layer and perpendicular to the predetermined direction. A polarizing element characterized by being oriented so that a major axis direction of the needle-like particles is along a virtual curve connecting the virtual line and the second virtual line in a curved line.
前記仮想曲線は、前記第1の仮想線と前記第2の仮想線との間に電圧を印加した際に生じる電気力線であることを特徴とする請求項2に記載の偏光素子。   The polarizing element according to claim 2, wherein the virtual curve is a line of electric force generated when a voltage is applied between the first virtual line and the second virtual line. 前記複数の針状粒子が、金属単体、もしくは第1の金属の表面が第2の金属で覆われた複合金属で構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の偏光素子。   The plurality of needle-like particles are composed of a single metal or a composite metal in which a surface of a first metal is covered with a second metal. The polarizing element as described. 前記偏光層が設けられた基材をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の偏光素子。   The polarizing element according to any one of claims 1 to 4, further comprising a base material provided with the polarizing layer. 前記誘電体材料の熱膨張係数が、前記基材の熱膨張係数と略等しいことを特徴とする請求項5に記載の偏光素子。   The polarizing element according to claim 5, wherein a thermal expansion coefficient of the dielectric material is substantially equal to a thermal expansion coefficient of the base material. 前記基材が、水晶もしくはサファイアで構成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の偏光素子。   The polarizing element according to claim 5 or 6, wherein the substrate is made of quartz or sapphire. 基材の一面に、液状の誘電体材料の中に複数の針状粒子を分散させた溶液を塗布する工程と、
前記溶液の表面に、互いに略平行な方向に延在する第1の電極および第2の電極を配置する工程と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加し、生じた電界により前記複数の針状粒子を配向させる工程と、
前記複数の針状粒子を配向させた前記誘電体材料を焼成する工程と、
を備えたことを特徴とする偏光素子の製造方法。
Applying a solution in which a plurality of needle-shaped particles are dispersed in a liquid dielectric material on one surface of the substrate;
Disposing on the surface of the solution a first electrode and a second electrode extending in a direction substantially parallel to each other;
Applying a voltage between the first electrode and the second electrode, and orienting the plurality of acicular particles by the generated electric field;
Firing the dielectric material in which the plurality of acicular particles are oriented;
A method for manufacturing a polarizing element, comprising:
前記誘電体材料の焼成を前記電圧の印加と同時に行うことを特徴とする請求項8に記載の偏光素子の製造方法。   The method for manufacturing a polarizing element according to claim 8, wherein the dielectric material is fired simultaneously with the application of the voltage. 前記溶液の表面に前記第1の電極および前記第2の電極を配置する工程において、前記第1の電極と前記第2の電極とを備えたテンプレート基板を前記溶液の表面に配置することを特徴とする請求項8または9に記載の偏光素子の製造方法。   In the step of disposing the first electrode and the second electrode on the surface of the solution, a template substrate including the first electrode and the second electrode is disposed on the surface of the solution. The manufacturing method of the polarizing element of Claim 8 or 9. 前記第1の電極および前記第2の電極の各々が、前記テンプレート基板の一面の法線方向から見て櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求項10に記載の偏光素子の製造方法。   11. The polarizing element according to claim 10, wherein each of the first electrode and the second electrode is formed in a comb shape when viewed from the normal direction of one surface of the template substrate. Method. 前記複数の針状粒子を配向させる工程の後に、前記第1の電極および前記第2の電極を前記誘電体材料の表面から剥離する工程を備えたことを特徴とする請求項8ないし11のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。   12. The method according to claim 8, further comprising a step of peeling the first electrode and the second electrode from the surface of the dielectric material after the step of orienting the plurality of needle-like particles. A method for producing a polarizing element according to claim 1. 一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルの少なくとも一面側に配置された偏光素子と、を備え、
前記偏光素子が、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の偏光素子であることを特徴とする液晶装置。
A liquid crystal panel in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and a polarizing element disposed on at least one surface side of the liquid crystal panel,
The liquid crystal device, wherein the polarizing element is the polarizing element according to claim 1.
請求項13に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 13.
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