(57)【要約】【課題】一方の観測者からは他方が見えるが、他方の観測者からは一方が見えない効果を奏することができる光学構造体を提供する。【解決手段】本発明は、光学構造体に関するものであって、より詳しくは線偏光偏光子を含む偏光板２００の両面に、入射光の振動方向を回転させて出射させることができる２つの金属細線偏光板１００がそれぞれ積層されており、前記２つの金属細線偏光板１００の金属細線偏光子は互いに垂直に配置され、前記２つの金属細線偏光板１００のうち、１つの金属細線偏光板１００の金属細線偏光子が線偏光偏光子２００と平行に配置される。本発明の光学構造体は、光の進行方向によって透過率が異なるため、これを間に置いて対向する場合、一方の観測者からは他方が見えるが、他方の観測者からは一方が見えない光学構造体が得られる。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線偏光偏光子を含む偏光板の両面に、入射光の振動方向を回転させて出射させることができる２つの金属細線偏光板がそれぞれ積層されており、
前記２つの金属細線偏光板の金属細線偏光子は互いに垂直に配置され、
前記２つの金属細線偏光板のうち、１つの金属細線偏光板の金属細線偏光子が線偏光偏光子と平行に配置されている光学構造体。
【請求項２】
前記金属細線偏光板は、
金属細線偏光子と、出射側から入射側にかけて板厚方向に第１層、第２層および第３層に分けられたガラス基板と、を備え、
前記金属細線偏光子は、
第１層ガラス基板に配置され、第１層ガラス基板と平行な面内で線状に延長される第１の金属細線と、
第３層ガラス基板に配置され、一端が第２層ガラス基板を介して前記第１の金属細線に連結され、第３層ガラス基板と平行な面内で線状に延長される第２の金属細線と、
前記第１層ガラス基板に配置され、一端が第２層ガラス基板を介して前記第２の金属細線の他端に連結され、第１層ガラス基板と平行な面内で線状に延長される第３の金属細線と、を備え、
前記第１〜第３の金属細線は、長軸の長さが１μｍ以下であり、かつ、互いに平行であり、前記第１層ガラス基板の面内に位置する金属細線偏光子の始端と終端とは、前記長軸と垂直な方向に離間されている請求項１に記載の光学構造体。
【請求項３】
前記２つの金属細線偏光板のうち一方の金属細線偏光板の前記金属細線偏光子の長軸と、前記線偏光偏光板の透過軸とが互いに平行である請求項２に記載の光学構造体。
【請求項４】
前記線偏光偏光子は、吸収型偏光子、反射型偏光子または散乱型偏光子である請求項１に記載の光学構造体。
【請求項５】
前記第２の金属細線は、これに平行な振動方向の光の磁場成分を電流に変換し、
変換された前記電流は、前記第１の金属細線と前記第３の金属細線との間で電場を形成し、
形成された前記電場は、前記第２の金属細線に対して垂直な振動方向の光を出射する請求項２に記載の光学構造体。
【請求項６】
前記第１〜第３の金属細線は、金、銀、銅またはアルミニウムの材質から成る請求項２に記載の光学構造体。
【請求項７】
入射光の振動方向を回転させて出射させることができる金属細線偏光板の両面に、線偏光偏光子を含む２つの偏光板がそれぞれ積層されており、
前記２つの線偏光偏光子は互いに垂直に配置され、前記２つの線偏光偏光子のうち、１つの線偏光偏光子が、前記金属細線偏光板の金属細線偏光子と平行に配置される光学構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の進行方向によって透過率が異なる光学構造体であって、これを間に置いて対向する場合、一方の観測者からは他方が見えるが、他方の観測者からは一方が見えない光学構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光板は、液晶表示装置における偏光の供給素子として、また偏光の検出素子として広く用いられている。一般的に、偏光板は、二色性色素が吸着配向されたポリビニルアルコール(ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ)系樹脂からなる偏光子の両面に、透明保護フィルム、例えば、トリアセチルセルロース(ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＴＡＣ)に代表される酢酸セルロース系などの保護フィルムが、接着剤を通じて積層された構造を有する。また、保護フィルムの両面に、偏光子の保護、機能付与、積層時の利便性などを目的とした保護層、光学層および粘着層が積層されることができる。
【０００３】
さらに、上記のような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型を用いる方法が提案されている。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形成する方法である。
【０００４】
上記偏光板は、ＰＶＡ系樹脂と透過軸が一致するか、ワイヤグリッド型の金属細線の長軸方向と直交する偏光成分のみを透過させるしかできない、という限界がある。そこで、偏光子に入射させた光の振動方向を回転させて出射することができる偏光板が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１では、入射光の方向と偏光子の配向方向とが相違していると、偏光板に配置された偏光子が入射光を回転させて偏光子の配向方向に出射することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７-２７２０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、片側からの観察が要求される分野または外部からの保安が要求される分野などでは、反射フィルムを用いる。これは、光の照度差を用いることで、明るい所から見れば暗い所が鏡のように見える現象を利用している。すなわち、相対的に片側は光の量を多く維持し、反対側は光の量を少なく維持しなければ、上記のような現象を発生させることができない、という限界がある。
【０００７】
本発明は、従来の反射フィルムを用い、両側の観測位置の照度差を設けて片側からのみ反対側を観測される効果を奏するために、両側の照度差を大きくしていた方式の代わりに、光の進行方向による透過率の差を示す特性を用いて、一方の観測者からは他方が見えるが、他方の観測者からは一側が見えない効果を奏することができる光学構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の光学構造体は、線偏光偏光子を含む偏光板の両面に、入射光の振動方向を回転させて出射させることができる２つの金属細線偏光板がそれぞれ積層されており、
前記２つの金属細線偏光板の金属細線偏光子は互いに垂直に配置され、
前記２つの金属細線偏光板のうち、１つの金属細線偏光板の金属細線偏光子が線偏光偏光子と平行に配置されている。
【０００９】
前記金属細線偏光板は、
金属細線偏光子と、出射側から入射側にかけて板厚方向に第１層、第２層および第３層に分けられたガラス基板とを備え、
前記金属細線偏光子は、
第１層ガラス基板に配置され、第１層ガラス基板と平行な面内で線状に延長される第１の金属細線と、
第３層ガラス基板に配置され、一端が第２層ガラス基板を介して前記第１の金属細線に連結され、第３層ガラス基板と平行な面内で線状に延長される第２の金属細線と、および
前記第１層ガラス基板に配置され、一端が第２層ガラス基板を介して前記第２の金属細線の他端に連結され、第１層ガラス基板と平行な面内で線状に延長される第３の金属細線と、を備え、
前記第１〜第３の金属細線は、長軸の長さが１μｍ以下であり、かつ、互いに平行であり、前記第１層ガラス基板の面内に位置する金属細線偏光子の始端と終端とは、前記長軸と垂直な方向に離間されたものにするのが好ましい。
【００１０】
前記２つの金属細線偏光板のうち一方の金属細線偏光板の前記金属細線偏光子の長軸と、前記線偏光偏光板の透過軸とが互いに平行であるのが好ましい。
【００１１】
前記線偏光偏光子は、吸収型偏光子、反射型偏光子または散乱型偏光子であるのが好ましい。
【００１２】
前記第２の金属細線は、これに平行な振動方向の光の磁場成分を電流に変換し、
変換された前記電流は、前記第１の金属細線と前記第３の金属細線との間で電場を形成し、
形成された前記電場は、前記第２の金属細線に対して垂直な振動方向の光を出射するのが好ましい。
【００１３】
前記第１〜第３の金属細線は、金、銀、銅またはアルミニウムの材質から成るのが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の光学構造体は、入射光の振動方向を回転させて出射させることができる金属細線偏光板の両面に、線偏光偏光子を含む２つの偏光板がそれぞれ積層されており、
前記２つの線偏光偏光子は互いに垂直に配置され、前記２つの線偏光偏光子のうち、１つの線偏光偏光子が、前記金属細線偏光板の金属細線偏光子と平行に配置されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光学構造体は、光の進行方向によって透過率が異なるため、これを間に置いて対向する場合、一方の観測者からは他方が見えるが、他方の観測者からは一方が見えない効果を奏する。
また、本発明の光学構造体は、光の進行方向によって透過量、吸収量の調節が可能である。
【００１６】
さらに、本発明の光学構造体は、ＯＬＥＤなどのディスプレー装置の反射防止フィルム、病院の心理観察室、警察署の取調室および審問室、売場で商品の盗難防止のための監視設備など、一方で観察が求められるか、自動車、建物など、外部から保安が要求される分野において使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１ａ】本発明に係る第１の光学構造体を示す図である。
【図１ｂ】本発明に係る第２の光学構造体を示す図である。
【図２】本発明の入射光の振動方向を回転させて出射する多数の金属細線偏光子が配置された一例の金属細線偏光板を示す図である。
【図３】本発明に係る金属細線偏光子の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、光の進行方向によって透過率が異なるため、これを間に置いて対向する場合、一方の観測者からは他方が見えるが、他方の観測者からは一方が見えない光学構造体に関する。
以下、本発明の光学構造体を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の光学構造体は、図１ａのように、線偏光偏光板２００の両面に、入射光の振動方向を回転させて出射させることができる金属細線偏光板１００がそれぞれ積層される。この時、ａおよびｂは入射される自然光の線偏光成分を示す。本発明による偏光板は、偏光を供給することができる偏光子が含まれた全ての形態を含む。偏光板は、例えば、偏光子単独、偏光子と偏光子保護フィルムまたは偏光子と機能性フィルム(偏光子保護フィルムを含む)で構成されることができる。
【００２０】
上記２つの金属細線偏光板１００の金属細線偏光子１２は互いに垂直に配置される。すなわち、図２の金属細線偏光子の長軸方向(第２の金属細線２２が伸びている方向)１０１が、２つの金属細線偏光板１００の間で互いに垂直となるように配置する。また上記２つの金属細線偏光板１００のいずれか一方は、そこに含まれる金属細線偏光子１２の長軸方向１０１が線偏光偏光板の透過軸２０１と平行になるように配置される。
【００２１】
本発明において線偏光偏光板とは、無偏光または任意に偏光された電磁気波(光)を特定に配向された線形偏光を誘発することができる偏光子を含むことを意味する。また、本発明において垂直および平行とは、直線と直線、直線と平面、平面と平面がなす角が直角およびこれらがいくら延びても会わない状態を意味するのみならず、上記垂直および水平と類似の効果が得られる範囲まで拡張する。
【００２２】
本発明の線偏光偏光子は、無偏光(自然光)または任意に偏光された電子気波(光)から上記偏光子を通じて特定に配向された線偏光を誘発し、以外の他の偏光は吸収、反射または散乱させる。このような線偏光偏光子としては、具体的に吸収型偏光子、反射型偏光子または散乱型偏光子が使用されることができる。好ましくは、可視性に優れた吸収型偏光子を使用することがよく、より好ましくは、偏光度および透過率に優れたヨウ素系吸収型偏光子を使用することが良い。
【００２３】
入射光の振動方向を回転させて出射する金属細線偏光板１００は、ガラス基板１１に金属細線偏光子が配置されたものを使うものができる。
図２のように、金属細線偏光板１００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および第３層１５に分けられたガラス基板１１と、第１層ガラス基板１３に配置され、第１層ガラス基板１３と平行な面内で線状に延長される第１の金属細線２１と、第３層ガラス基板１５に配置され、一端３２が第２層ガラス基板１４を介して上記第１の金属細線２１に連結され、第１層ガラス基板１３と平行な面内で線状に延長される第２の金属細線２２と、第１層ガラス基板１３に配置され、第１層ガラス基板１３と平行な面内で線状に延長されて一端３４が第２層ガラス基板１４を介して第２の金属細線２２の他端３３に連結されて延長される第３の金属細線２３とを備える。
【００２４】
各金属配線２１〜２３は、次のように見なすこともできる。
第１の金属細線２１は、第１層ガラス基板１３と第２層ガラス基板１４の間に配置されている。第１の金属細線２１は、第２層ガラス基板１４の上側の面の上に、線状に伸びている。第１の金属細線２１の一端が、金属細線偏光子の始端３０である。第１の金属細線２１の他端３１は、第２の金属細線２２の一端３２と接続している
第２の金属細線２２は、第２層ガラス基板１４と第３層ガラス基板１５の間に配置されている。第２の金属細線２２は、第２層ガラス基板１４の下側の面の上に、線状に伸びている。第２の金属細線２２の一端３２は、第１の金属細線２１の他端３１と接続している。第２の金属細線２２の他端３３は、第３の金属細線２３の一端３４と接続している。
第３の金属細線２３は、第１層ガラス基板１３と第２層ガラス基板１４の間に配置されている。第３の金属細線２３は、第２層ガラス基板１４の上側の面の上に、線状に伸びている。第３の金属細線２３の一端３４は、第２の金属細線２２の他端３３と接続している。第３の金属細線２３の他端が、金属細線偏光子の終端３５である。
【００２５】
ガラス基板１１は、出射側から入射側にかけて基板の厚さ方向に第１層ガラス基板１３、第２層ガラス基板１４および第３層ガラス基板１５に分けられる。上記第１層〜第３層のガラス基板は同一の材料で構成されており、これら各層は離隔されているものではない。即ち、第１層〜第３層のガラス基板は、ガラス基板１を基板の厚さ方向に３段に区分して定義したものである。また、これら第１層〜第３層のガラス基板はそれぞれ別々に作製した上で、これらを接着させて一枚のガラス基板１１として構成することができる。
【００２６】
金属細線偏光子１２は、図２のように、金属細線（図２では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。これは、ヘルムホルツコイル(Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ ｃｏｉｌ)と類似の形状である。
金属細線偏光子は、金、銀、銅またはアルミニウムの材質から形成するのが好ましい。
金属細線偏光子は、ガラス基板１１に縦横方向へ周期的または一定間隔を置いてランダムに配列されている。この時、隣接する金属細線偏光子の間隔は、入射される光の波長λ以上に維持する。
【００２７】
金属細線偏光子は、ガラス基板１１の第１層ガラス基板１３にある金属細線偏光子の始端３０（第１の金属配線２１の一端に相当）から、第１の金属細線２１（第１の金属細線２１の端部３１まで延長されている）と、第２の金属細線２２（第３層ガラス基板１５に配設されており、第２の金属細線２２の端部３２は、第２層ガラス基板１４を介して、第１の金属細線２１の端部３１に連結されている）と、第３の金属細線２３（第３の金属細線の端部３４は、第２層ガラス基板１４を介して、第２の金属細線２２の端部３３に連結されている）と、を接続して構成され、第１層ガラス基板１３にある金属細線偏光子の終端（第３の金属配線２３の他端に相当）３５まで延長されている。
【００２８】
上記第１の金属細線２１〜第３の金属細線２３は互いに平行とされ、光の振動方向ｘに対して平行である。また、金属細線偏光子の始端３０および金属細線偏光子の終端３５は振動方向ｘに対して垂直方向ｙへ互いに離間される。すなわち、第１の金属細線２１、第２の金属細線２２、第３の金属細線２３の順に振動方向ｙに離隔されて形成される。
【００２９】
第１の金属細線の端部３１と第２の金属細線の端部３２との間に第４の金属細線２４および第５の金属細線２５を介在させることができる。第４の金属細線２４は、第１の金属細線２１に連結され、第１層ガラス基板１３から第３層ガラス基板１５にかけて、第２層ガラス基板１４を貫通して鉛直方向に立設されている。第５の金属細線２５は、第２層ガラス基板１４と第３層ガラス基板１５との間で、方向ｙに沿って延長され、第２の金属細線の端部３２に連結される。
【００３０】
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との間に第６の金属細線２６と第７の金属細線２７を介在させることができる。第６の金属細線２６は、第２層ガラス基板１４と第３層ガラス基板１５との間で、方向ｙに沿って延長される。第７の金属細線２７は、第３層ガラス基板１５から第１層ガラス基板１３にかけて、第２層ガラス基板１４を貫通して鉛直方向に立設されている。
【００３１】
上記第４の金属細線２４〜第７の金属細線２７の形態は図２のような直線形状に限られない。例えば、第１の金属細線２１の端部３１から第２の金属細線２２の端部３２まで直線状またはカーブを描いて連結されることができる。
【００３２】
第１の金属細線２１〜第７の金属細線２７は、それぞれ延長された方向の長さ(長軸)が１μｍであるのが好ましい。長軸は、最大波長λ以下であることが良い。第１の金属細線２１〜第７の金属細線２７は、別々にまたは同時に作製することができる。第１の金属細線２１〜第７の金属細線２７は、互いに連結されて１つのコイル線を形成するものである。また、本発明による第１〜第７の金属細線は、電磁気誘導現象を発生させることができる物質を含んでなり、電磁気誘導現象を発生させることができる物質は当分野において一般的に使われるものであって、金属または金属を含む物質に特別に限定されない。
【００３３】
以下、金属細線偏光子が入射光の振動方向を回転させて出射することができる原理を、図３を用いて説明する。
振動方向ｙの光(光の電場方向：ｙ、光の磁場方向：ｘ)が入射された場合には、その殆どが偏光板を透過していくことになる。しかし、振動方向ｘの光(光の電場方向：ｘ、光の磁場方向：ｙ)が入射された場合には、偏光子１２はコイルとして機能することになる。即ち、磁場方向がｙの光が入射された場合には、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。
【００３４】
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２の金属細線２２、第３の金属細線２３で電流が流れることになる。その結果、第１の金属細線２１と第３の金属細線２３との間に電位が生じ、矢印方向の電場ｗが作り出されることになる。この電場ｗによって光が出射されることになるが、この時、光の振動方向はｙ方向であり、これは入射される光の振動方向ｘに対して垂直となる。即ち、入射される光の振動方向ｘと垂直の振動方向ｙの光が偏光子から出射される。これは、偏光子の構造において、第２の金属細線２２に連結される第１の金属細線２１および第３の金属細線２３の始端３０と終端３５は互いに離隔しているため、これら金属細線の間で電場を作り出し、これによって電場方向が回転されて偏光子１２に入射された光の振動方向ｘを振動方向ｙに変換させる。
【００３５】
このように、本発明に適用された偏光板は、振動方向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、振動方向ｙの光が入射された場合には、偏光子がコイルの機能を担ってその振動方向をｘに回転させる。
【００３６】
本発明の自然光から特定配向線型偏光を誘発する線偏光偏光板と入射光の振動方向を回転させて出射することができる金属細線偏光子が配置された金属細線偏光板は当分野において一般的に使われる方法で接合されることができる。接合は、例えば、イソシアネート系貼/接着剤、ポリビニルアルコール系貼/接着剤、ゼラチン系貼/接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリウレタン、水系ポリエステルなどの貼/接着剤を使って行うことができる。
【００３７】
本発明の光学構造体は、図１ａのように一方からの光に対する透過率が低く、他方からの光に対する透過率が高い。したがって、この光学構造体を間に置いて対向する場合、一方の観測者からは他方が見えるが、他方の観測者からは一方が見えない効果を示す。
【００３８】
本発明の第２の光学構造体は、図１ｂのように、金属細線偏光板１００の両面に、線偏光偏光板２００がそれぞれ積層される。本発明による図１ａと図１ｂの各光学構造体の原理は同一である。
【００３９】
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、下記の実施例は本発明を例示するものであり、本発明の範疇および技術思想の範囲内で多様な変更および修正が可能であることは当業者にとって明白であり、そのような変形および修正は、当然、本発明の特許請求範囲に属するものである。
【実施例１】
【００４０】
ガラス基板上にアルミニウムパターンの金属細線偏光子１２が配置された図２の金属細線偏光板１００をＰＶＡ偏光子(線偏光偏光板２００)の両面に配置して光学構造体を製造した(図１ａ)。この時、図２の金属細線偏光板１００は、金属細線偏光子の長軸方向１０１が互いに直交するようにＰＶＡ偏光子２００の両面に配置し、ＰＶＡ偏光子の透過軸２０１と下側に図２の金属細線偏光板１００の金属細線偏光子の長軸方向１０１が平行するように配置した。
上記の光学構造体は、上側から入射する光に対する透過率が低いので、下側から上側が見えないが、下側から入射する光に対する透過率が高いので、上側から下側が見える。
【実施例２】
【００４１】
ガラス基板上にアルミニウムパターンの金属細線偏光子１２が配置された図２の金属細線偏光板１００の両面にＰＶＡ偏光子(線偏光偏光板２００)を配置して光学構造体を製造した(図１ｂ)。この時、ＰＶＡ偏光子(線偏光偏光板２００)は互いに直交するように金属細線偏光板１００の両面に配置し、図２の金属細線偏光板１００の金属細線偏光子の長軸方向１０１と下側のＰＶＡ偏光子の透過軸２０１が平行するように配置した。
上記の光学構造体は、上側から入射する光に対する透過率が高いので、下側から上側が見えるが、下側から入射する光に対する透過率が低いので、上側から下側が見えない。
【符号の説明】
【００４２】
１００: 金属細線偏光板、２００: 線偏光偏光板
１０１: 金属細線偏光子の長軸方向、２０１: 線偏光偏光板の透過軸
１１: ガラス基板、１２: 金属細線偏光子
１３: 第１層ガラス基板、１４: 第２層ガラス基板
１５: 第３層ガラス基板、２１: 第１の金属細線
２２: 第２の金属細線、２３: 第３の金属細線
２４: 第４の金属細線、２５: 第５の金属細線
２６: 第６の金属細線、２７: 第７の金属細線
３０: 金属細線偏光子の始端、３１: 第１の金属細線の端部
３２、３３: 第２の金属細線の端部、３４: 第３の金属細線の端部
３５: 金属細線偏光子の終端
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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