JP4559998B2 - Polarizer - Google Patents
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本発明は、ガラス板上に特定の偏光成分のみを透過させる偏光子を配列させた偏光板に関する。 The present invention relates to a polarizing plate in which polarizers that transmit only a specific polarization component are arranged on a glass plate.
偏光板は、通常、方向性を持つ結晶で構成され、一の方向に振動する光の偏光成分のみを透過させる。通常、この偏光板は、いわゆるプロジェクタ等の液晶表示装置に適用される。 The polarizing plate is usually made of a crystal having directionality, and transmits only the polarization component of light that vibrates in one direction. Usually, this polarizing plate is applied to a liquid crystal display device such as a so-called projector.
偏光板を作製する場合には、先ずポリビニルアルコール(PVA)フィルムを染色工程、架橋工程、及び延伸工程を経て乾燥することにより偏光子を作製する。その上に、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム等の偏光子保護フィルムを貼り合わせる。さらにその両面に偏光板 の保護、機能付与、または積層時の利便性を目的とした保護層、光学層、および粘着層等を適宜積層する。 When producing a polarizing plate, a polarizer is produced by first drying a polyvinyl alcohol (PVA) film through a dyeing process, a crosslinking process, and a stretching process. On top of that, a polarizer protective film such as a triacetyl cellulose (TAC) film is bonded. Furthermore, a protective layer, an optical layer, an adhesive layer, and the like for the purpose of protecting the polarizing plate, imparting functions, or convenience for lamination are appropriately laminated on both surfaces.
また、偏光板としては、上述の如き色素を利用して偏光成分を分離する技術以外に、偏光子としてワイヤグリッドを利用した、いわゆるワイヤグリッド型も提案されている。 As a polarizing plate, a so-called wire grid type in which a wire grid is used as a polarizer has been proposed in addition to a technique for separating a polarized light component using a dye as described above.
このワイヤグリッド型の偏光板は、ガラス板にミクロンサイズの金属細線を埋め込む。その結果、金属細線の長軸方向と平行な偏光成分が入射された場合には、この金属細線中の電子が当該偏光成分の光に応じて振動することになる。上記光の偏光方向は、この金属細線中の電子の振動方向と一致するため、偏光方向がこの金属細線の長軸方向と同一の光は、電子の振動によって徐々に減衰していくことになる。その結果、金属細線の長軸方向と平行な偏光成分の透過が抑制され、その長軸方向と直交する光の偏光成分のみ透過することになる。 This wire grid type polarizing plate embeds micron-sized fine metal wires in a glass plate. As a result, when a polarization component parallel to the long axis direction of the metal thin wire is incident, electrons in the metal thin wire vibrate according to the light of the polarization component. Since the polarization direction of the light coincides with the vibration direction of the electrons in the fine metal wire, the light whose polarization direction is the same as the major axis direction of the fine metal wire is gradually attenuated by the vibration of the electrons. . As a result, the transmission of the polarization component parallel to the major axis direction of the fine metal wire is suppressed, and only the polarization component of the light orthogonal to the major axis direction is transmitted.
なお近年においては、例えば特許文献1に示すようなワイヤグリッド偏光子が提案されている。
しかしながら、上記従来の偏光板は、いずれも作製コストや偏光効率に焦点をあてたものが多く、また用途に関しても液晶バックパネル内に配置することができれば足りるため、超小型化するメリットに乏しかった。但し、近年においては、特にノートパソコン等を初めとした各種デバイスの超小型化の進展に伴い、偏光板もナノメータサイズまで超小型化させる必要が生じている。特に、厚さをナノメータサイズで構成することにより、折り曲げ可能な偏光板とすることで、将来的な用途の拡大も図ることができると考えられている。 However, many of the above-mentioned conventional polarizing plates focus on the production cost and the polarization efficiency, and it is only necessary to be able to arrange them in the liquid crystal back panel. . However, in recent years, with the progress of ultra-miniaturization of various devices including notebook computers and the like, it is necessary to make the polarizing plate ultra-miniaturized to a nanometer size. In particular, it is considered that future applications can be expanded by forming a polarizing plate that can be bent by configuring the thickness to a nanometer size.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ナノメータサイズまで小型化させることが可能な偏光板を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a polarizing plate that can be downsized to a nanometer size.
本発明者は、上述した課題を解決するために、第2の金属細線に連結される第1の金属細線並びに第3の金属細線の始端と終端とを互いに離間させることにより、第1の金属細線と第3の金属視線との間で電界を作り出すことができ、これによって電界方向を回転させることができ、ひいては偏光子に入射させた光の偏光方向を回転させることができることに着目し、以下の構成からなる偏光板を発明した。 In order to solve the above-described problem, the present inventor separates the first metal thin wire connected to the second metal fine wire and the start end and the end of the third metal fine wire from each other to thereby separate the first metal thin wire. Note that it is possible to create an electric field between the fine line and the third metal line of sight, thereby rotating the electric field direction and thus rotating the polarization direction of the light incident on the polarizer, A polarizing plate having the following constitution was invented.
即ち、請求項1に係る偏光板は、ガラス板中に特定の偏光成分のみを透過させる偏光子を配列させた偏光板において、出射側から入射側にかけて板厚方向に第1層、第2層、第3層に区分されたガラス板と、上記ガラス板中に配設される偏光子とを備え、上記偏光子は、上記ガラス板の第1層を始端として延長されている第1の金属細線と、一端が上記第1の金属細線に上記第2層を介して連結されて上記第3層中に配設される第2の金属細線と、一端が上記第2の金属細線の他端に上記第2層を介して連結されて上記第1層中において終端まで延長されている第3の金属細線とを有し、上記第1の金属細線〜第3の金属細線は、長軸方向が1μm以下のサイズで構成されるとともに互いに略平行とされ、さらに上記始端及び終端は、上記長軸方向に対して垂直方向へ離間していることを特徴とする。
That is, the polarizing plate according to
また、請求項2に係る偏光板は、請求項1に係る偏光板において、上記第2の金属細線は、これに略平行な偏光方向の光の磁場成分を電流として取り出し、上記第1の金属細線と上記第3の金属細線との間で、上記第2の金属細線により取り出された電流に基づいて電界を作り出し、この作り出した電界に基づいて上記第2の金属細線に対して略垂直な偏光方向の光を出射させることを特徴とする。
The polarizing plate according to claim 2 is the polarizing plate according to
上述した構成からなる本発明では、ナノメータサイズまで小型化させることが可能な偏光板を提供することが可能となる。このためノートパソコン等を初めとした各種デバイスの超小型化の進展に対応することが可能となり、また、折り曲げ可能な偏光板とすることができることから、様々な用途に利用することが可能となる。 In the present invention having the above-described configuration, it is possible to provide a polarizing plate that can be downsized to a nanometer size. For this reason, it becomes possible to cope with the progress of ultra-miniaturization of various devices such as notebook personal computers and the like, and since it can be a foldable polarizing plate, it can be used for various applications. .
以下、本発明を実施するための最良の形態として、ガラス板上に特定の偏光成分のみを透過させる偏光子を配列させた偏光板に関し、図面を参照しながら詳細に説明をする。 Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a polarizing plate in which a polarizer that transmits only a specific polarization component is arranged on a glass plate will be described in detail with reference to the drawings.
本発明を適用した偏光板1は、例えば図1に示すように、ガラス板11と、このガラス板11中に配列させた偏光子12とを備えている。
A
ガラス板11は、出射側から入射側にかけて板厚方向に第1層13、第2層14、第3層15に区分されている。第1層13〜第3層15はそれぞれ同一の材料で構成されており、これら各層間が離間されているものではない。即ち、一のガラス板を板厚方向に3段に区分する際の一指標としてこれら第1層13〜第3層15を定義したものである。ちなみに、これら第1層13〜第3層15は、互いに別々に作製した上でこれらを張り合わせて一枚のガラス板11として構成するようにしてもよい。
The
偏光子12は、金属細線で構成されている。この偏光子12は、ナノレベルでの微視的観察では、図1に示すように複数の直方体ブロックが互いに連結されて、螺旋状に一回転するように構成されている。即ち、この偏光子12は、いわゆるヘルムホルツコイル類似の形状とされている。この偏光子12を構成する金属の材質は、例えば、金、銀、アルミニウムまたは銅等である。因みに、ガラス板11上には、この偏光子12が縦横方向へ周期的に又はある程度ランダムに配列されている。各偏光子12の間隔は、入射される光の波長λ以上とされている。
The
偏光子12は、ガラス板11の第1層13を始端30として端部31まで延長されている第1の金属細線21と、端部32が第1の金属細線21の端部31に第2層14を介して連結されて第3層15中に配設される第2の金属細線22と、端部34が第2の金属細線22の端部33に第2層14を介して連結されて第1層13中において終端35まで延長されている第3の金属細線23とを有している。
The
第1の金属細線21〜第3の金属細線23は、互いに略平行とされ、また光の一の偏光方向xに対して略平行とされている。また始端30及び終端35は、偏光方向xに対して垂直方向yへ互いに離間している。即ち、第1の金属細線21、第2の金属細線22、第3の金属細線23の順に方向yへシフトさせて形成されていることになる。
The first metal
また、第1の金属細線21の端部31と第2の金属細線22の端部32に至るまでには、第4の金属細線24と、第5の金属細線25とが介装されていてもよい。
In addition, a
第4の金属細線24は、第1の金属細線21に連結されてなり、第1層13から第3層15に至るまで鉛直方向に向けて立設されている。また第5の金属細線25は、第3層13中において方向yへ向けて延長され、第2の金属細線22における端部32へと連結されていることになる。
The fourth metal
また、第2の金属細線22の端部33と第3の金属細線23の端部34に至るまでには、第6の金属細線26と、第7の金属細線27とが介装されていてもよい。
In addition, a sixth metal
第6の金属細線26は、第3層13中において方向yへ向けて延長されている。また第7の金属細線27は、第3層13から第1層11にかけて鉛直方向に向けて立設されている。
The sixth metal
なお、これら第4の金属細線24〜第7の金属細線27は、上述した行程を経ることに限定されるものではなく、いかなる行程をとるようにしてもよい。例えば、第1の金属細線21の端部31と第2の金属細線22の端部32に至るまで直線状に連結されていてもよいし、カーブを描いて連結されていてもよい。
In addition, these 4th metal fine wires 24-7th metal
各金属細線21〜27は、長軸方向がいずれもナノメータサイズ(1μm以下)で構成される。金属細線21〜27は互いに別々に作製されていても、また同時に作製されていてもよいが、いずれにしてもこれらは互いに連結してひとつのコイル線を形成するものである。金属細線21〜27の長軸方向の長さの上限値は、波長λとされている。
Each of the metal
このような構成からなる偏光板1に対して、例えば図2に示すように偏光方向y(光の電場方向はyであり、光の磁場方向がxとなる)の光が入射された場合には、その殆どがこの偏光板1を透過していくことになる。
For example, as shown in FIG. 2, when light having a polarization direction y (the electric field direction of light is y and the magnetic field direction of light is x) is incident on the polarizing
これに対して、偏光方向xの光(光の電場方向はxであり、光の磁場方向がyとなる)が入射された場合には、偏光子12はいわゆるコイルとして機能することになる。即ち、磁場方向yの光が入射された場合には、このコイルとしての偏光子12により磁場成分が電流へと変換されることになる。即ち、第2の金属細線22は、その長軸方向に垂直な磁場方向yの光から電流を取り出す。
On the other hand, when light having a polarization direction x (the electric field direction of light is x and the magnetic field direction of light is y) is incident, the
この第2の金属細線22により取り出された電流に基づいて、第1の金属細線21〜第3の金属細線23に沿って電流が流れることになる。その結果、第1の金属細線21と上記第3の金属細線23との間に電位が生じ、矢印方向の電界wが作り出されることになる。この電界wによって光が出射されることになり、この出射される光の偏光方向は、y方向であり、入射される光の偏光方向xに対して垂直となる。即ち、入射される光の偏光方向xと略垂直の偏光方向yの光が、この偏光子12から出射されることになる。
Based on the current taken out by the second
即ち、この偏光子12では、第2の金属細線22に連結される第1の金属細線21並びに第3の金属細線23の始端30と終端35とを互いに離間させている。このため、第1の金属細線21と第3の金属視線23との間で電界を作り出すことができ、これによって電界方向を回転させることができ、ひいては偏光子12に入射させた光の偏光方向xを偏光方向yへと変換することが可能となる。
In other words, in the
このように、本発明においては、偏光方向xの光が入射された場合には、これをそのまま透過させるとともに、偏光方向yの光が入射された場合には、コイルとしての偏光子12を利用してその偏光方向をx方向へ回転させることにより、いわゆる偏光板としての機能を担うことが可能となる。
As described above, in the present invention, when the light with the polarization direction x is incident, the light is transmitted as it is, and when the light with the polarization direction y is incident, the
また、本発明では、偏光子12そのものをナノメータサイズで構成することができることから、超小型化させることが可能となり、ノートパソコン等を初めとした各種デバイスの超小型化の進展に対応することが可能となる。また、折り曲げ可能な偏光板とすることができることから、様々な用途に利用することが可能となる。
In the present invention, since the
なお、この第1の金属細線21における始端30と、上記第3の金属細線23における終端35との、方向xにおける間隔は、λ/4の範囲内であることが望ましい。即ち、この第1の金属細線21と、第3の金属細線23との間で上記方向xにおいてある程度重なり領域を持たせることにより、磁界zを効果的に発生させることが可能となるからである。
Note that the distance in the direction x between the starting
最初に第1の金属細線21と、第3の金属細線23とを埋め込んだ第1層13と、第2の金属細線23、第5の金属細線25、第6の金属細線26とを埋め込んだ第3層15を作製した。この第1層13と第3層15については、一般的なフォトリソグラフィ、あるいは電子ビームによる加工等を利用して作製できるものであり、特有のプロセスは必要とはならない。
First, the
次に第4の金属細線24と第7の金属細線27とを埋め込んだ第2層14を作製した。この第2層14は、いわゆるナノインプリント技術を利用して作製した。なお、各の金属細線21〜27を構成する金属は、アルミニウムとした。
Next, the
次に、これら第1層13〜第3層15を互いに張り合わせて一枚のガラス板11を構成し、偏光板1を完成させた。本実施例において作製した各の金属細線21〜27のサイズを図1に示すとおりとする。
Next, the
偏光方向yの光をこの作製した偏光板1に入射させたところ、透過率は90%であった。次に偏光方向xの光をこの作製した偏光板1に入射させたところ、偏光方向yの光に変換され、その透過率は30%であった。即ち、無偏光の光が入射された場合に、偏光方向yへの変換効率は、(90%+30%)/2=60%になると考えられる。また、消光比は、3dBになる。
When light having a polarization direction y was incident on the produced
1 偏光板
11 ガラス板
12 偏光子
21 第1の金属細線
22 第2の金属細線
23 第3の金属細線
DESCRIPTION OF
Claims (2)
出射側から入射側にかけて板厚方向に第1層、第2層、第3層に区分されたガラス板と、
上記ガラス板中に配設される偏光子とを備え、
上記偏光子は、
上記ガラス板の第1層を始端として延長されている第1の金属細線と、
一端が上記第1の金属細線に上記第2層を介して連結されて上記第3層中に配設される第2の金属細線と、
一端が上記第2の金属細線の他端に上記第2層を介して連結されて上記第1層中において終端まで延長されている第3の金属細線とを有し、
上記第1の金属細線〜第3の金属細線は、長軸方向が1μm以下のサイズで構成されるとともに互いに略平行とされ、さらに上記始端及び終端は、上記長軸方向に対して垂直方向へ離間していること
を特徴とする偏光板。 In a polarizing plate in which polarizers that transmit only a specific polarization component are arranged in a glass plate,
A glass plate divided into a first layer, a second layer, and a third layer in the thickness direction from the exit side to the entrance side;
A polarizer disposed in the glass plate,
The polarizer is
A first fine metal wire extending from the first layer of the glass plate as a starting end;
A second metal wire having one end connected to the first metal wire through the second layer and disposed in the third layer;
A third metal wire having one end connected to the other end of the second metal wire via the second layer and extending to the end in the first layer;
The first metal thin wire to the third metal thin wire are configured so that the major axis direction has a size of 1 μm or less and is substantially parallel to each other. A polarizing plate characterized by being spaced apart.
上記第1の金属細線と上記第3の金属細線との間で、上記第2の金属細線により取り出された電流に基づいて電界を作り出し、
この作り出した電界に基づいて上記第2の金属細線に対して略垂直な偏光方向の光を出射させること
を特徴とする請求項1記載の偏光板。 The second thin metal wire takes out a magnetic field component of light having a polarization direction substantially parallel to the second metal wire as a current,
An electric field is created between the first thin metal wire and the third thin metal wire based on the current extracted by the second thin metal wire,
The polarizing plate according to claim 1, wherein light having a polarization direction substantially perpendicular to the second thin metal wire is emitted based on the generated electric field.
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