(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
上記偏光子は、入射された光の偏光方向を略垂直に回転させる偏光回転部と、上記偏光回転部により偏光方向が回転させられた光を伝播光に変換してこれを放出する長さ１μｍ以下の金属細線からなる光放出部とを有し、
上記偏光回転部は、長さ１μｍ以下の金属細線が入射側から出射側にかけて、近接場−光相互作用が生じる間隔で複数段に亘り形成され、その長軸方向が、入射側に近づくにつれて上記光放出部の長軸方向に対して略垂直となるように、また出射側に近づくにつれて 上記光放出部の長軸方向に対して略平行となるように配向してなること
を特徴とする偏光板。
【請求項２】
入射される光の波長をλとしたとき、
上記偏光回転部を構成する金属細線は、長軸方向の長さＬi（＜λ／４）からなり、
上記光放出部を構成する金属細線は、長軸方向の長さＬd（＜λ／２）からなり、
さらに上記偏光回転部と上記光放出部との間隔Ｌsは、λとほぼ同等であること
を特徴とする請求項１記載の偏光板。
【請求項３】
上記偏光子は、上記光放出部の長軸方向に複数配置されていること
を特徴とする請求項１又は２記載の偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【特許文献１】特開２００２−３２８２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、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。
【０００８】
また超小型化する際には、より緻密なプロセスが必要となるところ、製造コストが著しく増加してしまうのが一般的である。このため、このようなナノメータサイズまで小型化させる際には、製造コストを極力低減させる要請が依然として高かった。
【０００９】
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低コスト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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、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、上記偏光子は、入射された光の偏光方向を略垂直に回転させる偏光回転部と、上記偏光回転部により偏光方向が回転させられた光を伝播光に変換してこれを放出する長さ１μｍ以下の金属細線からなる光放出部とを有し、上記偏光回転部は、長さ１μｍ以下の金属細線が入射側から出射側にかけて、近接場−光相互作用が生じる間隔で複数段に亘り形成され、その長軸方向が、入射側に近づくにつれて上記光放出部の長軸方向に対して略垂直となるように、また出射側に近づくにつれて上記光放出部の長軸方向に対して略平行となるように配向してなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、入射される光の波長をλとしたとき、上記偏光回転部を構成する金属細線は、長軸方向の長さＬi（＜λ／４）からなり、上記光放出部を構成する金属細線は、長軸方向の長さＬd（＜λ／２）からなり、さらに上記偏光回転部と上記光放出部との間隔Ｌsは、λとほぼ同等であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る発明では、上記偏光子は、上記光放出部の長軸方向に複数配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
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低コストで小型化させ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
ガラス板１１は、第１層５と、第２層６に区分されている。この第１層５は光の入射側に配置されてなり、また第２層６は、この偏光板１を透過した光の出射側に配置されている。これら第１層５、第２層６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２段に区分する際の一指標としてこれら第１層５〜第２層６を定義したのである。ちなみに、これら第１層５〜第２層６は、互いに別々に作製した上でこれらを貼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。特にこの第１層５に関しては、これをさらに細かく板厚方向に分離した上でこれらを互いに貼り合わせるようにしてもよい。
【００１７】
偏光子１２は、入射された光の偏光方向を略垂直に回転させる偏光回転部１３と、偏光回転部１３により偏光方向が回転させられた光を伝播光に変換してこれを放出する光放出部１４とを有している。偏光回転部１３は第１層５に配置されてなり、また光放出部１４は、第２層６に配置されている。以下の説明においては、偏光方向ｘの光をこの偏光子１２により、偏光方向ｙへと変換する場合を例にとり説明をする。
【００１８】
偏光回転部１３は、図２に示すように、金属細線２１ａ〜２１ｃが入射側から出射側にかけて３段に亘り形成されている。この金属細線２１ａ〜２１ｃは、長軸方向において複数個配列されていてもよい。これにより作製の自由度を向上させることができ、さらには偏光効率をも向上させることが可能となるからである。これら金属細線２１ａ〜２１ｃのうち、方向ｘの向きに最も近いのは、金属細線２１ｃであり、方向ｙの向きに最も近いのは金属細線２１ａである。即ち、これら金属細線２１ａ〜２１ｃは、入射側に近づくにつれてその長軸方向が方向ｙに近づくように、また出射側に近づくにつれて、その長軸方向が方向ｘに近づくように配向していることになる。
【００１９】
なお、この偏光回転部１３を構成する金属細線２１ａ〜２１ｃの間隔は、近接場−光相互作用が生じえる間隔とされている。この近接場−光相互作用を起こさせるためには、具体的にはこれら金属細線２１ａ〜２１ｃの間隔を、λ／４以下で構成することが望ましい。ここでλは、入射される光の波長である。
【００２０】
また、この偏光回転部１３を構成する金属細線２１ａ〜２１ｃの長軸方向の長さは、１μｍ以下とされている。具体的には、偏光回転部１３を形成する金属細線の長さＬiは、Ｌi＜λ／４で表される関係にある。
【００２１】
なお、この図１の例においては、金属細線２１ａ〜２１ｃの３段で構成する場合を例にとり説明をしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数段で構成されていればよい。
【００２２】
光放出部１４は、偏光回転部１３と同様に長さ１μｍ以下の金属細線により構成されている。この光放出部１４は、その長軸方向がほぼ方向ｘとなるように配向している。その結果、偏光回転部１３を構成する金属細線２１ａ〜２１ｃは、入射側に近づくにつれて、光放出部１４の長軸方向に対して略垂直となるように、また出射側に近づくにつれて光放出部１４の長軸方向に対して略平行となるように配向することになる。光放出部１４の長さＬdは、Ｌd＜λ／２として表される。また、この偏光回転部１３と光放出部１４との間隔、より厳密には、偏光回転部１３における金属細線２１ｃの底面と、光放出部１４の上面との間隔Ｌsは、λとほぼ同等である。
【００２３】
このような構成からなる偏光板１に対して例えば、偏光方向ｙの光が入射された場合には、そのほとんどは金属細線２１ａに吸収され、金属細線２１ａの両端に分極を生じる。この分極の作る電場は、金属細線２１ｂにも近接場光相互作用により分極を誘起するが、その電界方向は金属細線２１ｂが回転させて配置されているためその方向、即ち偏光方向も僅かに変化することになる。さらに金属細線２１ｂの分極が作る電場は金属細線２１ｃにも分極を作り出し、その電界方向、即ち偏光方向は金属細線２１ｃに至る段階で入射光とほぼ直交することになる。金属細線２１ｃに対し、光放出部１４は、光放出を誘起するためのアンテナとして働くため、金属細線２１ｃに誘起された分極は、光放出部１４の長軸方向すなわちｘ軸方向の偏光として出射面より放出される。
【００２４】
また、このような構成からなる偏光板１に対して、例えば偏光方向ｘの光が入射された場合には、その一部は金属細線２１ｂに、また大部分は金属細線２１ｃに吸収される。これらは偏光方向ｙの光の入射時と同様に金属細線２１ａも含めたすべてに分極を生じるが、金属細線２１ｃのみに対して、光放出用のアンテナとして機能する光放出部１４が近接するため、偏光方向ｙの光入射の場合と同様に光放出部１４の長軸方向、即ちｘ軸方向の偏光として出射面より放出される。
【００２５】
即ち、この偏光子１２では、偏光回転部１３により入射された光の偏光方向をｘ方向からｙ方向へと回転させ、光放出部１４において、これらを伝搬光に変換して放出することができ、いわゆる偏光板１として機能させることが可能となる。
【００２６】
なお、上述の如く、金属細線２１の長さＬiを、Ｌi（＜λ／４）で構成しているため、この金属細線２１に対していわゆるアンテナとしての機能を担わせることが可能となり、偏光効率、消光比ともに向上させることが可能となる。
【００２７】
また、光放出部１４の長さＬdを、Ｌd＜λ／２で構成しているため、これをアンテナとして機能させる場合に、位相整合の観点において有利となる。
【００２８】
さらに、間隔Ｌsをλで構成しているため、出射面方向へ向けて光を出射させることが可能となる。
【００２９】
上述の如き構成からなる偏光板１では、金属細線２１ａを埋め込んだ層と、金属細線２１ｂを埋め込んだ層と、金属細線２１ｃを埋め込んだ層をそれぞれ個別に作製し、これらを互いに貼り合わせて第１層５として仕上げることが可能となる。また、第２層も同様に光放出部１４を埋め込んで仕上げることができる。この第１層５と第２層６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。仮に、金属細線の配向方向が鉛直とされている箇所が存在する場合には、ナノインプリント技術を適用する必要が生じ、製造コストが著しく増大してしまうことになるが、本発明はかかる箇所が存在せず、偏光回転部１３、光放出部１４を構成する全ての金属細線の長軸方向はいずれも水平方向に配向している。
【００３０】
即ち、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可能な本発明では、製造コストを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用した偏光板の構成について説明するための斜視図である。
【図２】偏光子の構成の模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  偏光板
５  第１層
６  第２層
１１  ガラス板
１２  偏光子
１３  偏光回転部
１４  光放出部
２１  金属細線
【図１】
0004619977.tif 000002
【図２】
0004619977.tif 000003