JP4425059B2 - 偏光光学素子、およびそれを用いた表示装置 - Google Patents
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Description
本発明による偏光光学素子の実施形態1を図2に示す。
本発明による偏光光学素子の実施形態2を図3に示す。本実施形態の偏光光学素子は、基板1と、基板1の一方の表面1aに形成された第2グレーティング層3と、第2グレーティング層3の上に形成された光反射性の第1グレーティング層2と、これらのグレーティング層を覆う保護層4を備えている。基板1は、例えば光学的に等方なガラス基板である。第1グレーティング層2は、例えば光反射性の高いアルミニウムの膜(厚さ:150nm)であり、第2グレーティング層3は、例えば、光吸収性を示すカーボンブラック膜(厚さ:150nm)である。第1グレーティング層2および第2グレーティング層3は、同一の格子状のライン/スペースを有するようにパターニングされている。ライン幅、スペース幅および平均格子ピッチ2pは、それぞれ例えば80nm、70nmおよび150nmである。第1グレーティング層2および第2グレーティング層3を覆う保護層4は、例えば透過性を有する光硬化性樹脂から形成されている。保護層4の厚さは、基板に入射する光が薄膜干渉しないように十分大きいことが好ましく、例えば1000nm程度である。
本発明による偏光光学素子の実施形態3を図4に示す。本実施形態の偏光光学素子は、基板1と、基板1の一方の表面1aに形成された積層体10と、積層体10を覆う保護層4を備えている。基板1は、例えば光学的に等方なガラス基板である。積層体10は、基板の表面1aに順次積層された光反射性の第1グレーティング層2と、第1誘電体層6と、第2グレーティング層3と、第2誘電体層7とを有している。第1グレーティング層2は、例えば光反射性の高い銀(Ag)膜(厚さ:150nm)であり、第2グレーティング層3は、例えば、光吸収性を示すタングステン膜(厚さ:12.8nm)である。第1誘電体層6は、例えばSiO2膜(厚さ:66.4nm)であり、第2誘電体層7は、例えばZrO2膜(厚さ:114.1nm)である。積層体10は、格子状のライン/スペースを有するようにパターニングされている。ライン幅、スペース幅および平均格子ピッチ2pは、それぞれ例えば80nm、70nmおよび150nmである。積層体10を覆う保護層4は、例えば透過性を有する光硬化性樹脂から形成されている。保護層4の厚さは、基板に入射する光が薄膜干渉しないように十分大きいことが好ましく、例えば1000nm程度である。
本発明による偏光光学素子の実施形態4は、図3に示す実施形態2の偏光光学素子と同様の構成を有するが、第2グレーティング層3として、透明な誘電体膜を用いる点で異なっている。
本発明による実施形態5は、実施形態3の偏光光学素子を備えた半透過型液晶表示装置である。前述したように、実施形態3の偏光光学素子は、単一波長の光に適用する場合と比べてコントラストは若干低くなるものの、光学設計次第では可視波長の広帯域においても、単一波長に対する光学特性と同様の優れた光学特性を示す。従って、この偏光光学素子を表示装置における偏光板として用いることができる。
1a、1b 基板の表面
2 第1グレーティング層
3 第2グレーティング層
4、5 保護層
6、7 誘電体層
8 レジスト
10 積層体
11 透明電極
12 配向膜
20 偏光光学素子
21 第1基板
22 第2基板
23 液晶層
24 液晶セル
25 吸収型偏光子
26 バックライト
27 導光体
30 反射層
B1、B2、F1、F2 直線偏光
Claims (12)
- 第1面と、前記第1面と反対側に第2面とを有し、前記第1面および第2面に入射する光の偏光に応じて光の反射率および/または透過率が変化する偏光光学素子であって、
所定方向に延びる複数のストライプ部分を有する第1グレーティング層と、
前記所定方向に延びる複数のストライプ部分を有する第2グレーティング層と
を備え、
前記第1グレーティング層の平均格子ピッチおよび前記第2グレーティング層の平均格子ピッチは、いずれも、前記光の波長よりも短く設定されており、
前記第1グレーティング層は、前記光に対して反射性を示す第1材料から形成され、前記第1面側から入射する光を反射するように配置されており、
前記第2グレーティング層は、前記第1グレーティング層の前記第2面側に設けられ、前記第2面側から入射する光の反射を抑制するように配置されており、且つ、前記第1材料の反射率よりも小さい反射率を有する第2材料を含む偏光光学素子。 - 前記第2材料は光吸収性を示す、請求項1に記載の偏光光学素子。
- 前記第1グレーティング層の前記複数のストライプ部分と、前記第2グレーティング層の前記複数のストライプ部分とは、同一の形状を有し、かつ重なっている、請求項1または2に記載の偏光光学素子。
- 前記第1グレーティング層の各ストライプ部分は、前記第2グレーティング層の対応するストライプ部分と積層構造を形成しており、前記積層構造は、基板に支持されている、請求項1から3のいずれかに記載の偏光光学素子。
- 前記積層構造の最下層または最上層は前記第1グレーティング層である、請求項4に記載の偏光光学素子。
- 前記積層構造は、前記基板の前記第1面側および前記第2面側の表面のうちいずれか一方のみに形成されている、請求項4または5に記載の偏光光学素子。
- 前記第1グレーティング層および第2グレーティング層を支持する基板をさらに備え、
前記第1グレーティング層は前記基板の前記第1面側の表面に形成され、前記第2グレーティング層は前記基板の前記第2面側の表面に形成されている、請求項1から3のいずれかに記載の偏光光学素子。 - 可視光線における、前記第1グレーティング層の前記複数のストライプ部分の延びる方向と平行な直線偏光に対する前記第1グレーティング層の反射率は50%より大きい、請求項1から7のいずれかに記載の偏光光学素子。
- 前記第1グレーティング層および/または前記第2グレーティング層の前記複数のストライプ部分を覆う透明層をさらに備え、前記透明層の表面は略平坦である、請求項1から8のいずれかに記載の偏光光学素子。
- 前記透明層は、誘電体材料から形成される、請求項9に記載の偏光光学素子。
- 請求項1から10のいずれかに記載の偏光光学素子を用いた表示装置。
- 第1基板と、第2基板と、前記第1基板および前記第2基板に挟持された液晶層とを備え、前記液晶層に電圧を印加することにより表示を行なう液晶表示装置において、前記第1基板と前記液晶層との間に配置され、入射する光の偏光に応じて光の反射率および/または透過率が変化する偏光光学素子をさらに備えており、前記偏光光学素子は、
前記第1基板の上に形成され、所定方向に延びる複数のストライプ部分を有する積層構造を有し、前記積層構造の平均格子ピッチは、前記光の波長よりも短く設定されており、前記積層構造は、
前記光に対して反射性を示す第1材料から形成された第1グレーティング層と、
前記第1グレーティング層よりも前記液晶層側に形成された第2グレーティング層であって、前記液晶層側から入射する光の反射を抑制するように配置されており、且つ、前記第1材料の反射率よりも小さい反射率を有する第2材料を含む、第2グレーティング層と
を含む、液晶表示装置。
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