位相差板
【課題】信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板を提供すること。
【解決手段】基板と、前記基板上に設けられた位相差層と前記位相差層のうち第一領域に設けられた複数の第一の針状粒子と、前記位相差層のうち第二領域に、前記複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて設けられた複数の第二の針状粒子と、を備える。
【解決手段】基板と、前記基板上に設けられた位相差層と前記位相差層のうち第一領域に設けられた複数の第一の針状粒子と、前記位相差層のうち第二領域に、前記複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて設けられた複数の第二の針状粒子と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差板に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光方向が互いに直交する偏光成分の間に位相差を生じさせる位相差板が知られている。位相差板は、例えば立体表示装置の表示部に偏光部として用いられたり（例えば、特許文献１参照）、レーザー光の偏光面を変換する偏光フィルターとして用いられたりする場合がある。上記各位相差板は、例えば一の位相差板において、遅相軸の異なる複数の領域が形成される場合がある。
【０００３】
特許文献１に記載の位相差板を製造する場合、例えば以下のような手順が想定される。すなわち、まず基板に位相差層を形成する。次に、光の位相を変換したい部分の形状及び遅相軸の方向にそれぞれ対応した形状及び遅相軸方向となるように、位相差層が形成された基板を切断して板片を形成する。その後、形成された板片を一枚一枚基板などの所望の箇所に貼り付けて設置する。
【０００４】
また、偏光フィルターとして、円形の位相差板を製造する場合、例えば以下のような手順が想定される。すなわち、まず基板のうち遅相軸が異なる扇形の領域ごとに、当該遅相軸に応じて凹凸形状のパターンを、フォトリソグラフィ法や転写法等によって形成する。その後、パターン上に蒸着膜を形成して、位相差層を形成する。このような位相差層を領域ごとに形成することで、位相差板が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０４９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記立体表示装置の偏光部に関する手法においては、板片を一枚一枚形成し配置する必要があるため、位相差板の製造コストが高くなってしまうという問題がある。また、上記偏光フィルターの製造手法においては、円の中心部分におけるパターンの精度が不均一になりやすく、位相変換特性にバラつきが生じるおそれがある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板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】
本発明に係る位相差板は、基板と、前記基板上に設けられた位相差層と前記位相差層のうち第一領域に設けられた複数の第一の針状粒子と、前記位相差層のうち第二領域に、前記複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて設けられた複数の第二の針状粒子と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、位相差層が、遅相軸の互いに異なる第一領域及び第二領域を有している。また、第一領域には複数の第一の針状粒子が設けられ、第二領域には、複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて複数の第二の針状粒子設けられている。第一領域における複数の針状粒子の態様を第一領域の遅相軸に応じて調整し、第二領域における複数の針状粒子の態様を第二領域の遅相軸に応じて調整することで、遅相軸が互いに異なる複数の領域を有する位相差板を容易に製造することができる。したがって、板片を一枚一枚形成して配置する必要が無く、基板にパターンを形成する必要も無いためパターンの精度が不均一になるおそれも無い。これにより、偏光特性が高く、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板を得ることができる。
【００１０】
上記の位相差板は、前記第一領域における前記複数の第一の針状粒子の平均的な配向方向は、前記第二領域における前記複数の第二の針状粒子の平均的な配向方向と異なることが好ましい。
本発明によれば、第一領域における複数の第一の針状粒子の平均的な配向方向および第二領域における複数の第二の針状粒子の平均的な配向方向を調整することにより、遅相軸の互いに異なる第一領域及び第二領域を形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板を製造することができる。
【００１１】
上記の位相差板において、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と同じであることが好ましい。
本発明によれば、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と同じである。そのため、針状粒子の配向を調整することによって、遅相軸の互いに異なる第一領域及び第二領域を容易に形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板を製造することができる。
【００１２】
上記の位相差板において、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と異なることが好ましい。
本発明によれば、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と異なる。そのため、第一針状粒子の諸元及び第二針状粒子の諸元を調整することにより、遅相軸だけでなく位相差も互いに異なる第一領域及び第二領域を容易に形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板を製造することができる。
【００１３】
上記の位相差板において、前記複数の第一の針状粒子および前記複数の第二の針状粒子は、誘電体を用いて形成されていることが好ましい。
本発明によれば、複数の針状粒子が誘電体を用いて形成されているので、位相差層における光の吸収が抑制されることになる。これにより、光の利用効率が低減するのを防ぐことができる。
【００１４】
上記の位相差板において、複数の前記第一領域と複数の前記第二領域とを備え、前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、前記第一領域と前記第二領域とは、第一方向に交互に並んで配置されていることが好ましい。
本発明によれば、第一領域及び第二領域がそれぞれ複数設けられており、複数の第一領域と複数の第二領域とが一体的に形成されており、第一領域と第二領域とが第一方向に交互に並んで配置されている。そのため、例えば位相差板を液晶装置などの他の部材に設置する際において、１つの位相差板について第一方向において位置あわせを行えば良い。つまり、従来とは異なり、複数の位相差板を一枚一枚位置あわせする必要がない。
【００１５】
上記の位相差板において、複数の前記第一領域と複数の前記第二領域とを備え、前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、市松模様を形成するように配置されていることが好ましい。
本発明によれば、複数の第一領域及び複数の第二領域は、第一方向及び第二方向のそれぞれについて交互に並んだ状態（いわゆる市松模様を形成する状態）で配置されている。そのため、例えば位相差板を液晶装置などの他の部材に設置する際において、１つの位相差板について第一方向及び第二方向において位置あわせを行えば良い。つまり、従来とは異なり、複数の位相差板を一枚一枚位置あわせする必要がない。
【００１６】
上記の位相差板において、前記第一領域及び前記第二領域は、一体的に形成され、かつ円周方向に並んで配置されていることが好ましい。
本発明によれば、第一領域及び第二領域が一体的に形成され、かつ円周方向に並んで配置されている。そのため、例えば位相差板を他の部材に設置する際において、１つの位相差板について円周方向において位置あわせを行えば良い。つまり、従来とは異なり、複数の位相差板を一枚一枚位置あわせする必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る偏光フィルターの構成を示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る偏光フィルターの構成を示す平面図。
【図３】本実施形態に係る偏光フィルターの構成を示す断面図。
【図４】本実施形態に係る位相差板の一部の構成を示す図。
【図５】本実施形態に係る位相差板の一部の構成を示す図。
【図６】本実施形態の位相差層の屈折率楕円体を示す図である。
【図７】本実施形態に係る偏光フィルターによる偏光変換の態様を模式的に示す図。
【図８】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図９】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１０】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１１】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１２】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１３】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１４】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１５】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に係る立体ディスプレイ装置の構成を示す斜視図。
【図１７】本実施形態に係る立体ディスプレイ装置の使用態様を示す図。
【図１８】本発明の変形例に係る位相差板の構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る位相差板１１０、および位相差板１１０を備えた偏光フィルター１００の構成を示す斜視図である。
図１に示すように、偏光フィルター１００は、光源装置１０１から射出されるレーザー光Ｒの偏光を変換する。光源装置１０１は、例えば直線偏光のレーザー光Ｒを射出する光源を有している。偏光フィルター１００は、円形の位相差板１１０と、当該位相差板１１０の外周部に設けられたフレーム部１１１と、を有している。
【００１９】
図２は、レーザー光の光路と平行な方向から視た偏光フィルター１００の平面図である。
図２に示すように、位相差板１１０は、円形の位相差板１１０を等分割した複数の扇形の領域１１０Ａ乃至領域１１０Ｌを有している。したがって、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌは、円周方向に並んで配置されている。領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌは、互いに光軸Ｑの方向が異なるように形成されている。ここで、領域１１０Ａを第一領域とし、領域１１０Ｂを第二領域とする。
【００２０】
具体的には、図２に示したように、領域１１０Ａから時計回りに向けて領域ごとに１５°ずつ、光軸Ｑの方向がずれるように形成されている。このように、位相差板１１０は、円周方向に区画された領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌにおいて、光軸Ｑの方向が全て互いに異なっている。
【００２１】
図３は、図２におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。
図３に示すように、位相差板１１０は、基板１４０及び位相差層１４５を有している。基板１４０は、ガラスや石英など、レーザー光Ｒを透過可能な材料を用いて形成されている。位相差層１４５は、基板１４０上に例えば薄膜状に形成されている。
【００２２】
図４及び図５は、本実施形態に係る位相差層１４５の構成を示す模式図である。ただし、図４及び図５には、位相差層１４５のうち領域１１０Ａの構成を示している。
図４及び図５に示すように、位相差層１４５は、基板１４０上に設けられており、母材２と、当該母材２中に分散した複数の誘電体ナノロッド３（針状粒子）と、を有する光学部材である。領域１１０Ｂ乃至領域１１０Ｌ各々における位相差層１４５の構成も、領域１１０Ａにおける位相差層１４５の構成と同様であるが、複数の誘電体ナノロッド３の態様は、後で説明するように、領域によって互いに異なっている。
【００２３】
誘電体ナノロッド３は針状粒子に相当する。母材２は、無機物を主原料とする透光性の材料で構成されており、例えばシリコン酸化物などで構成されている。母材２は光透過可能な材料を用いて形成されている。
【００２４】
誘電体ナノロッド３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から数百ｎｍ程度の寸法を有する誘電体材料からなる針状の粒子である。本実施形態では、誘電体ナノロッド３は、例えば炭酸ストロンチウムなどの誘電体材料を用いて構成されている。
【００２５】
図２、図４及び図５に示したように、母材２の主面２ａをｘｙ面とし、主面２ａの法線方向をｚ軸方向とする。また、領域１１０Ａにおける光軸Ｑと平行な方向をｙ軸とする。従って、図５は図４に示した位相差層１４５のｙｚ断面図である。
【００２６】
炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３は、長軸方向に平行な振動方向を有する偏光成分に対する屈折率が短軸方向に平行な振動方向を有する偏光成分に対する屈折率とは異なることが知られている。互いに直交する３つの軸ａ軸、ｂ軸、ｃ軸（ただし、ｃ軸を誘電体ナノロッドの長軸方向とする）を取り、ａ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎａ、ｂ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎｂ、ｃ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎｃとする。このとき、炭酸ストロンチウムは、ｎａ＝１．５２０、ｎｂ＝１．６６６、ｎｃ＝１．６６９、であり、誘電体材料の中でも複屈折性が比較的大きい。
【００２７】
炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３の長軸方向はａ軸方向とほぼ一致する。したがって、複数の誘電体ナノロッド３は、図４に示すように、母材２の主面の法線方向から見たとき、領域１１０Ａにおいては、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φが略所定の方向、すなわち方位角９０°の方向に揃うように配向させられている。ここでは、ｘ軸方向を基準として、長軸方向のＺ軸の回りの回転角を方位角φとして定義すると、方位角φは９０°である。領域１１０Ｂにおいては、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φは１０５°である。領域１１０Ｌにおいては、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φは７５°である。
【００２８】
また、複数の誘電体ナノロッド３は、図５に示すように、長軸方向Ｃが母材２の主面２ａに対して所定の角度だけ傾いて配向している。すなわち、複数の誘電体ナノロッド３は、長軸方向Ｃが母材２の主面２ａに対して平行な方向には配向していない。
【００２９】
なお、液晶相における液晶分子の配向と同様に、全ての誘電体ナノロッド３の長軸方向が所定の方向に配向するとは限らない。そのため本明細書では、複数の誘電体ナノロッド３の平均的な配向を、誘電体ナノロッド３の配向と呼ぶことがある。
【００３０】
炭酸ストロンチウムの上記の複屈折性を屈折率楕円体で示したものが、図６である。符号Ｋで示した平面を母材２の主面２ａとすると、屈折率楕円体Ｄの長軸方向Ｃ’は、所定の方位角を有するとともに、母材２の主面２ａに対して所定の角度をなして傾いた状態となる。これにより、所定の方向に遅相軸もしくは進相軸を有する位相差層を実現できる。本実施形態では、遅相軸の方位角が領域１１０Ａから領域１１０Ｌへ向けて１５°ずつずれるように、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌにおいて、それぞれ異なる方向に誘電体ナノロッド３が配向されている。
【００３１】
このような構成の偏光フィルター１００の位相差板１１０をレーザー光Ｒが透過することにより、レーザー光Ｒの偏光が変換される。
具体的には、位相差板１１０を透過する前のレーザー光Ｒの偏光方向が図７（ａ）の矢印に示す方向の場合、位相差板１１０を透過することにより、レーザー光Ｒの偏光方向は図７（ｂ）の矢印に示すように放射状の偏光に変換される。また、位相差板１１０を透過する前のレーザー光Ｒの偏光方向が図７（ｃ）の矢印に示す方向の場合、位相差板１１０を透過することにより、レーザー光Ｒの偏光方向は図７（ｄ）の矢印に示すように同心円状の偏光に変換される。
【００３２】
以下、偏光フィルター１００の位相差板１１０の製造方法について、図８〜図１５を用いて説明する。図８〜図１５は、位相差板１１０の製造過程を示す図である。なお、図９は図８におけるＢ−Ｂ´断面図であり、図１０と図１１は、図８におけるＣ−Ｃ’断面に沿った構成を示している。また、図１３は図８におけるＤ−Ｄ´断面図であり、図１４と図１５は、図１２におけるＥ−Ｅ’断面に沿った構成を示している。
【００３３】
まず、図８に示すように、例えばガラスからなる基板１４０上に隔壁２２を形成する。隔壁２２は、上記の領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌのうち１つの領域（例えば、ここでは領域１１０Ａ）において基板１４０を露出すると共に、他の領域を覆うように形成する。当該隔壁２２は、例えばフォトリソグラフィ法やエッチング法などにより、レジストをパターニングして形成することができる。勿論、他の方法により隔壁２２を形成しても構わない。
【００３４】
基板１４０上に隔壁２２を形成した後、図９に示すように、基板１４０のうち隔壁２２とフレーム部１１１とで囲まれた領域に、第一の針状粒子として炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３を複数含有する素子材料７を塗布する（塗布工程）。なお、母材となるシリコン酸化物の原料であるポリシラザンを任意の有機溶媒に溶解したものを準備し、その溶液中に複数の誘電体ナノロッド３を分散させた素子材料７を予め作製しておく。
【００３５】
この段階では、複数の誘電体ナノロッド３はランダムな方向を向いている。また、素子材料７は、基板１４０の上に薄膜状に形成されている。素子材料７の主面はｘｙ面であり、素子材料７の主面の法線方向はｚ軸方向である。素子材料７は、例えば公知の印刷技術やインクジェット法などを用いて形成することができる。
【００３６】
次に、電界印加工程について説明する。図１０に示すように、薄膜状の素子材料７の基板１４０とは反対側に帯状の第一電極４を配置し、素子材料７の第一電極４とは反対側に帯状の第二電極５を配置する。ｚ軸方向から見たとき、第一電極４および第二電極５は帯状の形状を有し、第一電極４と第二電極５は互いに平行に設けられている。
【００３７】
ここで、領域１１０Ａの光軸Ｑの方位角は９０°であるため、誘電体ナノロッド３の配向方向の方位角を９０°とする必要がある。そこで、第一電極４および第二電極５を、方位角０°の方向に延在するように配置する。さらに、第一電極４を第二電極５に対して方位角９０°の方向にずれた位置に配置する。さらに、素子材料７を、基板１４０に支持された状態で基板１４０とともに、第一電極４と第二電極５との間をｚ軸と直交しかつ方位角９０°の方向に不図示の基板駆動部によって移動させる。
【００３８】
この電極配置により、電界Ｅは、素子材料７の主面７ａに対して斜めに、かつ方位角９０°の方向に印加される。
【００３９】
素子材料７に含まれる複数の誘電体ナノロッド３は針状の形状をしており、各誘電体ナノロッド３には分極が生じている。そのため、複数の誘電体ナノロッド３のうち電界を受けた誘電体ナノロッド３から順に、長軸方向が電界Ｅの方向に沿うように配向する。素子材料７の全体に電界Ｅが印加されると、複数の誘電体ナノロッド３は、その長軸方向の方位角が略所定の方向、すなわち方位角９０°の方向に揃い、かつ、長軸方向が素子材料７の主面７ａ、すなわち母材２の主面２ａ（図４参照）に対して傾くように配向する。
【００４０】
次に、図１１に示すように、例えばオーブン６等を用いて素子材料７を焼成する（焼成工程）。これにより、素子材料７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（母材２）に変化する。このとき、複数の誘電体ナノロッド３が略同一方向に配向した状態で固定され、位相差層１４５が形成される。
【００４１】
次に、図１２に示すように、例えばエッチングなどを行うことにより、隔壁２２のうち領域１１０Ｂに相当する一部分を除去する（レジスト除去工程）。隔壁２２の当該一部分を除去した後、例えば洗浄液などによって基板１４０上を洗浄する。隔壁２２の一部分が除去されることにより、領域１１０Ｂに相当する領域において基板１４０上が露出される。
【００４２】
次に、図１３に示すように、基板１４０上において露出された部分、すなわち、隔壁２２とフレーム部１１１と領域１１０Ａに設けられた位相差層１４５とによって囲まれた領域を埋めるように、第二の針状粒子として炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３を複数含有する素子材料７を塗布する（塗布工程）。この工程では、先に領域１１０Ａに設けられた位相差層１４５を隔壁として用いることができる。
【００４３】
塗布工程の後、位相差層１４５の領域１１０Ａを形成した手順と同様に、図１４に示すように、領域１１０Ｂに形成された薄膜状の素子材料７に電界を印加して誘電体ナノロッド３を配向させる（電界印加工程）。領域１１０Ｂの光軸Ｑの方位角は１０５°であるため、誘電体ナノロッド３の配向方向の方位角を１０５°とする必要がある。そこで、第一電極４および第二電極５を、方位角１５°の方向に延在するように配置する。さらに、第一電極４を第二電極５に対して方位角１０５°の方向にずれた位置に配置する。さらに、素子材料７を、基板１４０に支持された状態で基板１４０とともに、第一電極４と第二電極５との間をｚ軸と直交しかつ方位角１０５°の方向に不図示の基板駆動部によって移動させる。この電極配置により、電界Ｅは、素子材料７の主面７ａに対して斜めに、かつ方位角１０５°の方向に印加される。
【００４４】
このように電界Ｅを印加するための手段として、例えば、第一電極４の延在方向と第二電極５の延在方向を固定しておき、基板１４０を回転テーブル上に配置し、誘電体ナノロッド３の配向に応じて回転テーブルの回転角度を調整してもよい。この方法によれば、領域１１０Ａ乃至領域１１０Ｌの各領域において、光軸Ｑを容易に所望の方向に設定することができる。勿論、他の手法を用いて位置合わせを行っても構わない。
【００４５】
電解印加工程の後、図１５に示すように、素子材料７を焼成することで位相差層１４５の領域１１０Ｂが形成される（焼成工程）。
【００４６】
位相差層１４５の領域１１０Ｂが形成された後、エッチングなどを行い、隔壁２２のうち領域１１０Ｃに相当する一部分を除去する（レジスト除去工程）。その後、領域１１０Ｂを形成する手順と同様の手順を行い、領域１１０Ｃを形成する。領域１１０Ｃの形成後、同様に領域１１０Ｄ〜領域１１０Ｌを順に形成する。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、基板１４０上に一体的に形成された位相差層１４５が、遅相軸の互いに異なる複数の領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌを有している。また、これら領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々には、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々の遅相軸に応じた態様で複数の誘電体ナノロッド３が設けられている。具体的には、領域１１０Ａに設けられた複数の誘電体ナノロッド３の配向は、領域１１０Ａの遅相軸に応じて設定され、領域１１０Ｂに設けられた複数の誘電体ナノロッド３の配向は、領域１１０Ｂの遅相軸に応じて設定されている。このように、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々における複数の誘電体ナノロッド３の配向状態を領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々の遅相軸に応じた態様に調整することで、互いに遅相軸が異なる領域を複数有する位相差板１１０を容易に製造することができる。これにより、板片を一枚一枚形成して配置する必要が無く、基板１４０にパターンを形成する必要も無いためパターンの精度が不均一になるおそれも無い。これにより、偏光特性が高く、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板１１０を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌにおいて複数の誘電体ナノロッド３が１５°ずつずれた方向に配向されていることとしたので、複数の誘電体ナノロッド３の配向方向を調整することにより、互いに遅相軸の異なる領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌを形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板１１０を製造することができる。
【００４９】
なお、本実施形態の位相差層１４５は、複数の誘電体ナノロッド３が位相差を発生させ、母材２は位相差を発生させないため、複数の誘電体ナノロッド３の材料、形状などの諸元を制御することによって、位相差層１４５の位相差を比較的容易に制御できる。
【００５０】
すなわち、本実施例では、第一の針状粒子の諸元を第二の針状粒子の諸元と同一とし、誘電体ナノロッド３の配向を領域によって異ならせたが、第一の針状粒子の諸元を第二の針状粒子の諸元と異ならせてもよい。これによれば、遅相軸だけでなく位相差も互いに異なる複数の領域を容易に形成することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、母材２が無機物の一つであるシリコン酸化物で構成されているため、耐熱性に優れた位相差板を実現できる。
【００５２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図１６は、本実施形態に係る位相差板２８０と、位相差板２８０を用いた立体ディスプレイ装置２００の構成を示す斜視図である。
図１６に示すように、立体ディスプレイ装置２００は、バックライト２２０と、表示部２３０と、位相差板２８０とを有している。これらバックライト２２０、表示部２３０及び位相差板２８０は、筐体に収容されている。表示部２３０は、偏光板２５０、液晶表示パネル２６０および偏光板２７０を有している。
【００５３】
バックライト２２０は、白色の無偏光を偏光板２５０の一面に向けて出射する。本実施形態では、バックライト２２０に面光源を用いているが、面光源に替えて例えば点光源と集光レンズとの組み合わせでもよい。
【００５４】
偏光板２５０は、液晶表示パネル２６０とバックライト２２０との間に配置されている。偏光板２５０は、透過軸および当該透過軸に直交する吸収軸を有し、バックライト２２０から出射した無偏光が入射すると、その無偏光のうち透過軸方向と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の光を遮断する。偏光板２５０における透過軸の方向は、観察者が立体ディスプレイ装置２００を見たときの水平方向に対して、例えば４５度の角をなす方向である。
【００５５】
液晶表示パネル２６０は、右目用の画像を生成する第一画像生成領域２６２と、左目用の画像を生成する第二画像生成領域２６４を有している。第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４は、図１６に示すように、液晶表示パネル２６０を鉛直方向に区切っている。複数の第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４は、鉛直方向に交互に配置されている。
【００５６】
液晶表示パネル２６０の第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４は、それぞれ水平方向において複数の小さなセルに分割されており、これらのセルの１つ１つが赤色画素、緑色画素および青色画素となっている。赤色画素、緑色画素及び青色画素は、水平方向にこの順に繰り返して配置されている。
【００５７】
偏光板２７０は、液晶表示パネル２６０に対して観察者側に配置されている。偏光板２７０は、上記第一画像生成領域２６２を透過した第一画像光及び上記第二画像生成領域２６４を透過した第二画像光が入射すると、これらのうち偏光軸が透過軸と平行な光を透過し、偏光軸が吸収軸と平行な光を遮断する。
【００５８】
位相差板２８０は、基板２８５上に位相差層２８６が形成された構成となっている。位相差層２８６には、複数の第一偏光領域（第一領域）２８１および複数の第二偏光領域（第二領域）２８２が形成されている。第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２は、短冊状に形成されており、短冊の短手方向（第一方向）に交互に配置されている。
【００５９】
第一偏光領域２８１および第二偏光領域２８２の位置および大きさは、図１６に示すように、液晶表示パネル２６０の第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４の位置および大きさに対応する。したがって、第一偏光領域２８１には、第一画像生成領域２６２を透過した第一画像光が入射し、第二偏光領域２８２には、第二画像生成領域２６４を透過した第二画像光が入射する。
【００６０】
第一偏光領域２８１は、入射した第一画像光の偏光軸を４５°回転させて透過する。また、第二偏光領域２８２は、入射した第二画像光の偏光軸を、第一偏光領域２８１を透過した第一画像光の偏光軸に対して直交する方向に回転させる。したがって、第一偏光領域２８１を透過した第一画像光の偏光軸と、第二偏光領域２８２を透過した第二画像光の偏光軸とは、その方向が互いに直交する。
【００６１】
位相差板２８０において、第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２には、上記第一実施形態と同様の、母材２と、当該母材２中に分散した複数の誘電体ナノロッド３（針状粒子）と、が含まれている。第一偏光領域２８１に含まれる第一の針状粒子としての誘電体ナノロッド３、及び、第二偏光領域２８２に含まれる第二の針状粒子としての誘電体ナノロッド３は、第一偏光領域２８１の遅相軸が第二偏光領域２８２の遅相軸と直交するように、それぞれ所定方向に配向されている。
【００６２】
図１７は、立体ディスプレイ装置２００の使用状態を示す概略図である。立体ディスプレイ装置２００により立体画像を観察する場合、観察者５００は、図１７に示すように、立体ディスプレイ装置２００から投影される第一画像光および第二画像光を、偏光眼鏡２９０をかけて観察する。この偏光眼鏡２９０には、観察者５００がこの偏光眼鏡２９０をかけたときに観察者５００の右目５１２側にあたる位置に第一画像透過部２３２が配され、左目５１４側にあたる位置に第二画像透過部２３４が配される。これら第一画像透過部２３２および第二画像透過部２３４は、透過軸方向が互いに異なる偏光レンズであり、偏光眼鏡２９０のフレームに固定されている。
【００６３】
第一画像透過部２３２は、透過軸方向が第一偏光領域２８１を透過した第一画像光と同じ方向を有し、吸収軸方向が上記透過軸方向と直交する方向を有する偏光板である。第二画像透過部２３４は、透過軸方向が第二偏光領域２８２を透過した第二画像光と同じ方向を有し、吸収軸方向が上記透過軸方向と直交する方向を有する偏光板である。これら第一画像透過部２３２および第二画像透過部２３４には、例えば二色性染料を含浸させたフィルムを一軸延伸して得られる偏光膜を貼り付けた偏光レンズが用いられる。
【００６４】
観察者５００は、立体ディスプレイ装置２００により立体画像を観察するときに、第一偏光領域２８１を透過した第一画像光および第二偏光領域２８２を透過した第二画像光の出射する範囲内で、偏光眼鏡２９０をかけて立体ディスプレイ装置２００を観察することにより、右目５１２では第一画像光に含まれる第一画像だけを観察することができ、左目５１４では第二画像光に含まれる第二画像だけを観察することができる。したがって、観察者５００は、これら第一画像および第二画像を立体画像として認識することができる。
【００６５】
上記のように構成された位相差板２８０を製造する場合、まず、例えばガラスからなる基板上のうち、第二偏光領域２８２に相当する部分にそれぞれ隔壁を形成する。この工程により、基板上のうち第一偏光領域２８１に相当する部分がそれぞれ露出される。その後、上記第一実施形態と同様の手法により、第一偏光領域２８１に位相差層を形成する。第一偏光領域２８１に位相差層を形成した後、隔壁を除去する。隔壁を除去した後、当該第一偏光領域２８１に形成された位相差層を隔壁として、第二偏光領域２８２に位相差層を形成する。このようにして、位相差板２８０を製造することができる。
【００６６】
以上のように、本実施形態によれば、基板上に一体的に形成された位相差層が、遅相軸の互いに異なる複数の第一偏光領域２８１及び複数の第二偏光領域２８２を有している。これら第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２には、複数の誘電体ナノロッド３が遅相軸に応じた態様で設けられている。そのため、第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２における複数の誘電体ナノロッド３をそれぞれの遅相軸に応じた態様に調整することで、遅相軸が互いに異なる領域を複数有する位相差板２８０を容易に製造することができる。これにより、板片を一枚一枚形成して配置する必要が無く、基板にパターンを形成する必要も無いためパターンの精度が不均一になるおそれも無い。これにより、偏光特性が高く、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板２８０を得ることができる。
【００６７】
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で適宜変更を加えることができる。
例えば、互いに遅相軸の異なる第一領域及び第二領域の配置として、図１８に示すように、位相差板３００において、互いに遅層軸の異なる第一領域３０１と第二領域３０２とがマトリクス状に配置されており、行方向及び列方向のそれぞれについて第一領域３０１と第二領域３０２とが交互に並んだ状態（いわゆる市松模様を形成する状態）で配置された構成であっても構わない。この場合、位相差板３００を他の部材、例えば表示部２３０に設置する際において、第一領域３０１及び第二領域３０２の位置合わせを行方向及び列方向において行えば良いことになる。
【００６８】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、互いに遅相軸の異なる第一領域及び第二領域が光の偏光方向を変換する構成である例を挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、第一領域及び第二領域の少なくとも一方が光学的に等方である構成としても構わない。
【００６９】
本発明の位相差板の適用例としては、上記第一実施形態に記載の偏光フィルターや上記第二実施形態に記載の立体ディスプレイ装置の他、顕微鏡や光学測定器などの光学機器、プロジェクター、携帯電話機、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各種の電子機器等が挙げられる。
【符号の説明】
【００７０】
２…母材 ３…誘電体ナノロッド ２２…隔壁 １００…偏光フィルター １１０…位相差板 １１０Ａ〜１１０Ｌ…領域 １４０…基板 １４５…位相差層 ２００…立体ディスプレイ装置 ２８０…位相差板 ２８１…第一偏光領域 ２８２…第二偏光領域 ２８５…基板 ２８６…位相差層 ３００…位相差板 ３０１…第一領域 ３０２…第二領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差板に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光方向が互いに直交する偏光成分の間に位相差を生じさせる位相差板が知られている。位相差板は、例えば立体表示装置の表示部に偏光部として用いられたり（例えば、特許文献１参照）、レーザー光の偏光面を変換する偏光フィルターとして用いられたりする場合がある。上記各位相差板は、例えば一の位相差板において、遅相軸の異なる複数の領域が形成される場合がある。
【０００３】
特許文献１に記載の位相差板を製造する場合、例えば以下のような手順が想定される。すなわち、まず基板に位相差層を形成する。次に、光の位相を変換したい部分の形状及び遅相軸の方向にそれぞれ対応した形状及び遅相軸方向となるように、位相差層が形成された基板を切断して板片を形成する。その後、形成された板片を一枚一枚基板などの所望の箇所に貼り付けて設置する。
【０００４】
また、偏光フィルターとして、円形の位相差板を製造する場合、例えば以下のような手順が想定される。すなわち、まず基板のうち遅相軸が異なる扇形の領域ごとに、当該遅相軸に応じて凹凸形状のパターンを、フォトリソグラフィ法や転写法等によって形成する。その後、パターン上に蒸着膜を形成して、位相差層を形成する。このような位相差層を領域ごとに形成することで、位相差板が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０４９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記立体表示装置の偏光部に関する手法においては、板片を一枚一枚形成し配置する必要があるため、位相差板の製造コストが高くなってしまうという問題がある。また、上記偏光フィルターの製造手法においては、円の中心部分におけるパターンの精度が不均一になりやすく、位相変換特性にバラつきが生じるおそれがある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板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】
本発明に係る位相差板は、基板と、前記基板上に設けられた位相差層と前記位相差層のうち第一領域に設けられた複数の第一の針状粒子と、前記位相差層のうち第二領域に、前記複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて設けられた複数の第二の針状粒子と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、位相差層が、遅相軸の互いに異なる第一領域及び第二領域を有している。また、第一領域には複数の第一の針状粒子が設けられ、第二領域には、複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて複数の第二の針状粒子設けられている。第一領域における複数の針状粒子の態様を第一領域の遅相軸に応じて調整し、第二領域における複数の針状粒子の態様を第二領域の遅相軸に応じて調整することで、遅相軸が互いに異なる複数の領域を有する位相差板を容易に製造することができる。したがって、板片を一枚一枚形成して配置する必要が無く、基板にパターンを形成する必要も無いためパターンの精度が不均一になるおそれも無い。これにより、偏光特性が高く、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板を得ることができる。
【００１０】
上記の位相差板は、前記第一領域における前記複数の第一の針状粒子の平均的な配向方向は、前記第二領域における前記複数の第二の針状粒子の平均的な配向方向と異なることが好ましい。
本発明によれば、第一領域における複数の第一の針状粒子の平均的な配向方向および第二領域における複数の第二の針状粒子の平均的な配向方向を調整することにより、遅相軸の互いに異なる第一領域及び第二領域を形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板を製造することができる。
【００１１】
上記の位相差板において、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と同じであることが好ましい。
本発明によれば、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と同じである。そのため、針状粒子の配向を調整することによって、遅相軸の互いに異なる第一領域及び第二領域を容易に形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板を製造することができる。
【００１２】
上記の位相差板において、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と異なることが好ましい。
本発明によれば、前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と異なる。そのため、第一針状粒子の諸元及び第二針状粒子の諸元を調整することにより、遅相軸だけでなく位相差も互いに異なる第一領域及び第二領域を容易に形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板を製造することができる。
【００１３】
上記の位相差板において、前記複数の第一の針状粒子および前記複数の第二の針状粒子は、誘電体を用いて形成されていることが好ましい。
本発明によれば、複数の針状粒子が誘電体を用いて形成されているので、位相差層における光の吸収が抑制されることになる。これにより、光の利用効率が低減するのを防ぐことができる。
【００１４】
上記の位相差板において、複数の前記第一領域と複数の前記第二領域とを備え、前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、前記第一領域と前記第二領域とは、第一方向に交互に並んで配置されていることが好ましい。
本発明によれば、第一領域及び第二領域がそれぞれ複数設けられており、複数の第一領域と複数の第二領域とが一体的に形成されており、第一領域と第二領域とが第一方向に交互に並んで配置されている。そのため、例えば位相差板を液晶装置などの他の部材に設置する際において、１つの位相差板について第一方向において位置あわせを行えば良い。つまり、従来とは異なり、複数の位相差板を一枚一枚位置あわせする必要がない。
【００１５】
上記の位相差板において、複数の前記第一領域と複数の前記第二領域とを備え、前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、市松模様を形成するように配置されていることが好ましい。
本発明によれば、複数の第一領域及び複数の第二領域は、第一方向及び第二方向のそれぞれについて交互に並んだ状態（いわゆる市松模様を形成する状態）で配置されている。そのため、例えば位相差板を液晶装置などの他の部材に設置する際において、１つの位相差板について第一方向及び第二方向において位置あわせを行えば良い。つまり、従来とは異なり、複数の位相差板を一枚一枚位置あわせする必要がない。
【００１６】
上記の位相差板において、前記第一領域及び前記第二領域は、一体的に形成され、かつ円周方向に並んで配置されていることが好ましい。
本発明によれば、第一領域及び第二領域が一体的に形成され、かつ円周方向に並んで配置されている。そのため、例えば位相差板を他の部材に設置する際において、１つの位相差板について円周方向において位置あわせを行えば良い。つまり、従来とは異なり、複数の位相差板を一枚一枚位置あわせする必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る偏光フィルターの構成を示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る偏光フィルターの構成を示す平面図。
【図３】本実施形態に係る偏光フィルターの構成を示す断面図。
【図４】本実施形態に係る位相差板の一部の構成を示す図。
【図５】本実施形態に係る位相差板の一部の構成を示す図。
【図６】本実施形態の位相差層の屈折率楕円体を示す図である。
【図７】本実施形態に係る偏光フィルターによる偏光変換の態様を模式的に示す図。
【図８】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図９】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１０】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１１】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１２】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１３】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１４】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１５】本実施形態の位相差板の製造工程を示す図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に係る立体ディスプレイ装置の構成を示す斜視図。
【図１７】本実施形態に係る立体ディスプレイ装置の使用態様を示す図。
【図１８】本発明の変形例に係る位相差板の構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る位相差板１１０、および位相差板１１０を備えた偏光フィルター１００の構成を示す斜視図である。
図１に示すように、偏光フィルター１００は、光源装置１０１から射出されるレーザー光Ｒの偏光を変換する。光源装置１０１は、例えば直線偏光のレーザー光Ｒを射出する光源を有している。偏光フィルター１００は、円形の位相差板１１０と、当該位相差板１１０の外周部に設けられたフレーム部１１１と、を有している。
【００１９】
図２は、レーザー光の光路と平行な方向から視た偏光フィルター１００の平面図である。
図２に示すように、位相差板１１０は、円形の位相差板１１０を等分割した複数の扇形の領域１１０Ａ乃至領域１１０Ｌを有している。したがって、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌは、円周方向に並んで配置されている。領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌは、互いに光軸Ｑの方向が異なるように形成されている。ここで、領域１１０Ａを第一領域とし、領域１１０Ｂを第二領域とする。
【００２０】
具体的には、図２に示したように、領域１１０Ａから時計回りに向けて領域ごとに１５°ずつ、光軸Ｑの方向がずれるように形成されている。このように、位相差板１１０は、円周方向に区画された領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌにおいて、光軸Ｑの方向が全て互いに異なっている。
【００２１】
図３は、図２におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。
図３に示すように、位相差板１１０は、基板１４０及び位相差層１４５を有している。基板１４０は、ガラスや石英など、レーザー光Ｒを透過可能な材料を用いて形成されている。位相差層１４５は、基板１４０上に例えば薄膜状に形成されている。
【００２２】
図４及び図５は、本実施形態に係る位相差層１４５の構成を示す模式図である。ただし、図４及び図５には、位相差層１４５のうち領域１１０Ａの構成を示している。
図４及び図５に示すように、位相差層１４５は、基板１４０上に設けられており、母材２と、当該母材２中に分散した複数の誘電体ナノロッド３（針状粒子）と、を有する光学部材である。領域１１０Ｂ乃至領域１１０Ｌ各々における位相差層１４５の構成も、領域１１０Ａにおける位相差層１４５の構成と同様であるが、複数の誘電体ナノロッド３の態様は、後で説明するように、領域によって互いに異なっている。
【００２３】
誘電体ナノロッド３は針状粒子に相当する。母材２は、無機物を主原料とする透光性の材料で構成されており、例えばシリコン酸化物などで構成されている。母材２は光透過可能な材料を用いて形成されている。
【００２４】
誘電体ナノロッド３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から数百ｎｍ程度の寸法を有する誘電体材料からなる針状の粒子である。本実施形態では、誘電体ナノロッド３は、例えば炭酸ストロンチウムなどの誘電体材料を用いて構成されている。
【００２５】
図２、図４及び図５に示したように、母材２の主面２ａをｘｙ面とし、主面２ａの法線方向をｚ軸方向とする。また、領域１１０Ａにおける光軸Ｑと平行な方向をｙ軸とする。従って、図５は図４に示した位相差層１４５のｙｚ断面図である。
【００２６】
炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３は、長軸方向に平行な振動方向を有する偏光成分に対する屈折率が短軸方向に平行な振動方向を有する偏光成分に対する屈折率とは異なることが知られている。互いに直交する３つの軸ａ軸、ｂ軸、ｃ軸（ただし、ｃ軸を誘電体ナノロッドの長軸方向とする）を取り、ａ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎａ、ｂ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎｂ、ｃ軸方向の偏光成分に対する屈折率をｎｃとする。このとき、炭酸ストロンチウムは、ｎａ＝１．５２０、ｎｂ＝１．６６６、ｎｃ＝１．６６９、であり、誘電体材料の中でも複屈折性が比較的大きい。
【００２７】
炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３の長軸方向はａ軸方向とほぼ一致する。したがって、複数の誘電体ナノロッド３は、図４に示すように、母材２の主面の法線方向から見たとき、領域１１０Ａにおいては、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φが略所定の方向、すなわち方位角９０°の方向に揃うように配向させられている。ここでは、ｘ軸方向を基準として、長軸方向のＺ軸の回りの回転角を方位角φとして定義すると、方位角φは９０°である。領域１１０Ｂにおいては、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φは１０５°である。領域１１０Ｌにおいては、誘電体ナノロッド３の長軸方向の方位角φは７５°である。
【００２８】
また、複数の誘電体ナノロッド３は、図５に示すように、長軸方向Ｃが母材２の主面２ａに対して所定の角度だけ傾いて配向している。すなわち、複数の誘電体ナノロッド３は、長軸方向Ｃが母材２の主面２ａに対して平行な方向には配向していない。
【００２９】
なお、液晶相における液晶分子の配向と同様に、全ての誘電体ナノロッド３の長軸方向が所定の方向に配向するとは限らない。そのため本明細書では、複数の誘電体ナノロッド３の平均的な配向を、誘電体ナノロッド３の配向と呼ぶことがある。
【００３０】
炭酸ストロンチウムの上記の複屈折性を屈折率楕円体で示したものが、図６である。符号Ｋで示した平面を母材２の主面２ａとすると、屈折率楕円体Ｄの長軸方向Ｃ’は、所定の方位角を有するとともに、母材２の主面２ａに対して所定の角度をなして傾いた状態となる。これにより、所定の方向に遅相軸もしくは進相軸を有する位相差層を実現できる。本実施形態では、遅相軸の方位角が領域１１０Ａから領域１１０Ｌへ向けて１５°ずつずれるように、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌにおいて、それぞれ異なる方向に誘電体ナノロッド３が配向されている。
【００３１】
このような構成の偏光フィルター１００の位相差板１１０をレーザー光Ｒが透過することにより、レーザー光Ｒの偏光が変換される。
具体的には、位相差板１１０を透過する前のレーザー光Ｒの偏光方向が図７（ａ）の矢印に示す方向の場合、位相差板１１０を透過することにより、レーザー光Ｒの偏光方向は図７（ｂ）の矢印に示すように放射状の偏光に変換される。また、位相差板１１０を透過する前のレーザー光Ｒの偏光方向が図７（ｃ）の矢印に示す方向の場合、位相差板１１０を透過することにより、レーザー光Ｒの偏光方向は図７（ｄ）の矢印に示すように同心円状の偏光に変換される。
【００３２】
以下、偏光フィルター１００の位相差板１１０の製造方法について、図８〜図１５を用いて説明する。図８〜図１５は、位相差板１１０の製造過程を示す図である。なお、図９は図８におけるＢ−Ｂ´断面図であり、図１０と図１１は、図８におけるＣ−Ｃ’断面に沿った構成を示している。また、図１３は図８におけるＤ−Ｄ´断面図であり、図１４と図１５は、図１２におけるＥ−Ｅ’断面に沿った構成を示している。
【００３３】
まず、図８に示すように、例えばガラスからなる基板１４０上に隔壁２２を形成する。隔壁２２は、上記の領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌのうち１つの領域（例えば、ここでは領域１１０Ａ）において基板１４０を露出すると共に、他の領域を覆うように形成する。当該隔壁２２は、例えばフォトリソグラフィ法やエッチング法などにより、レジストをパターニングして形成することができる。勿論、他の方法により隔壁２２を形成しても構わない。
【００３４】
基板１４０上に隔壁２２を形成した後、図９に示すように、基板１４０のうち隔壁２２とフレーム部１１１とで囲まれた領域に、第一の針状粒子として炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３を複数含有する素子材料７を塗布する（塗布工程）。なお、母材となるシリコン酸化物の原料であるポリシラザンを任意の有機溶媒に溶解したものを準備し、その溶液中に複数の誘電体ナノロッド３を分散させた素子材料７を予め作製しておく。
【００３５】
この段階では、複数の誘電体ナノロッド３はランダムな方向を向いている。また、素子材料７は、基板１４０の上に薄膜状に形成されている。素子材料７の主面はｘｙ面であり、素子材料７の主面の法線方向はｚ軸方向である。素子材料７は、例えば公知の印刷技術やインクジェット法などを用いて形成することができる。
【００３６】
次に、電界印加工程について説明する。図１０に示すように、薄膜状の素子材料７の基板１４０とは反対側に帯状の第一電極４を配置し、素子材料７の第一電極４とは反対側に帯状の第二電極５を配置する。ｚ軸方向から見たとき、第一電極４および第二電極５は帯状の形状を有し、第一電極４と第二電極５は互いに平行に設けられている。
【００３７】
ここで、領域１１０Ａの光軸Ｑの方位角は９０°であるため、誘電体ナノロッド３の配向方向の方位角を９０°とする必要がある。そこで、第一電極４および第二電極５を、方位角０°の方向に延在するように配置する。さらに、第一電極４を第二電極５に対して方位角９０°の方向にずれた位置に配置する。さらに、素子材料７を、基板１４０に支持された状態で基板１４０とともに、第一電極４と第二電極５との間をｚ軸と直交しかつ方位角９０°の方向に不図示の基板駆動部によって移動させる。
【００３８】
この電極配置により、電界Ｅは、素子材料７の主面７ａに対して斜めに、かつ方位角９０°の方向に印加される。
【００３９】
素子材料７に含まれる複数の誘電体ナノロッド３は針状の形状をしており、各誘電体ナノロッド３には分極が生じている。そのため、複数の誘電体ナノロッド３のうち電界を受けた誘電体ナノロッド３から順に、長軸方向が電界Ｅの方向に沿うように配向する。素子材料７の全体に電界Ｅが印加されると、複数の誘電体ナノロッド３は、その長軸方向の方位角が略所定の方向、すなわち方位角９０°の方向に揃い、かつ、長軸方向が素子材料７の主面７ａ、すなわち母材２の主面２ａ（図４参照）に対して傾くように配向する。
【００４０】
次に、図１１に示すように、例えばオーブン６等を用いて素子材料７を焼成する（焼成工程）。これにより、素子材料７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（母材２）に変化する。このとき、複数の誘電体ナノロッド３が略同一方向に配向した状態で固定され、位相差層１４５が形成される。
【００４１】
次に、図１２に示すように、例えばエッチングなどを行うことにより、隔壁２２のうち領域１１０Ｂに相当する一部分を除去する（レジスト除去工程）。隔壁２２の当該一部分を除去した後、例えば洗浄液などによって基板１４０上を洗浄する。隔壁２２の一部分が除去されることにより、領域１１０Ｂに相当する領域において基板１４０上が露出される。
【００４２】
次に、図１３に示すように、基板１４０上において露出された部分、すなわち、隔壁２２とフレーム部１１１と領域１１０Ａに設けられた位相差層１４５とによって囲まれた領域を埋めるように、第二の針状粒子として炭酸ストロンチウムからなる誘電体ナノロッド３を複数含有する素子材料７を塗布する（塗布工程）。この工程では、先に領域１１０Ａに設けられた位相差層１４５を隔壁として用いることができる。
【００４３】
塗布工程の後、位相差層１４５の領域１１０Ａを形成した手順と同様に、図１４に示すように、領域１１０Ｂに形成された薄膜状の素子材料７に電界を印加して誘電体ナノロッド３を配向させる（電界印加工程）。領域１１０Ｂの光軸Ｑの方位角は１０５°であるため、誘電体ナノロッド３の配向方向の方位角を１０５°とする必要がある。そこで、第一電極４および第二電極５を、方位角１５°の方向に延在するように配置する。さらに、第一電極４を第二電極５に対して方位角１０５°の方向にずれた位置に配置する。さらに、素子材料７を、基板１４０に支持された状態で基板１４０とともに、第一電極４と第二電極５との間をｚ軸と直交しかつ方位角１０５°の方向に不図示の基板駆動部によって移動させる。この電極配置により、電界Ｅは、素子材料７の主面７ａに対して斜めに、かつ方位角１０５°の方向に印加される。
【００４４】
このように電界Ｅを印加するための手段として、例えば、第一電極４の延在方向と第二電極５の延在方向を固定しておき、基板１４０を回転テーブル上に配置し、誘電体ナノロッド３の配向に応じて回転テーブルの回転角度を調整してもよい。この方法によれば、領域１１０Ａ乃至領域１１０Ｌの各領域において、光軸Ｑを容易に所望の方向に設定することができる。勿論、他の手法を用いて位置合わせを行っても構わない。
【００４５】
電解印加工程の後、図１５に示すように、素子材料７を焼成することで位相差層１４５の領域１１０Ｂが形成される（焼成工程）。
【００４６】
位相差層１４５の領域１１０Ｂが形成された後、エッチングなどを行い、隔壁２２のうち領域１１０Ｃに相当する一部分を除去する（レジスト除去工程）。その後、領域１１０Ｂを形成する手順と同様の手順を行い、領域１１０Ｃを形成する。領域１１０Ｃの形成後、同様に領域１１０Ｄ〜領域１１０Ｌを順に形成する。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、基板１４０上に一体的に形成された位相差層１４５が、遅相軸の互いに異なる複数の領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌを有している。また、これら領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々には、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々の遅相軸に応じた態様で複数の誘電体ナノロッド３が設けられている。具体的には、領域１１０Ａに設けられた複数の誘電体ナノロッド３の配向は、領域１１０Ａの遅相軸に応じて設定され、領域１１０Ｂに設けられた複数の誘電体ナノロッド３の配向は、領域１１０Ｂの遅相軸に応じて設定されている。このように、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々における複数の誘電体ナノロッド３の配向状態を領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌ各々の遅相軸に応じた態様に調整することで、互いに遅相軸が異なる領域を複数有する位相差板１１０を容易に製造することができる。これにより、板片を一枚一枚形成して配置する必要が無く、基板１４０にパターンを形成する必要も無いためパターンの精度が不均一になるおそれも無い。これにより、偏光特性が高く、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板１１０を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌにおいて複数の誘電体ナノロッド３が１５°ずつずれた方向に配向されていることとしたので、複数の誘電体ナノロッド３の配向方向を調整することにより、互いに遅相軸の異なる領域１１０Ａ〜領域１１０Ｌを形成することができる。これにより、低コストかつ容易に位相差板１１０を製造することができる。
【００４９】
なお、本実施形態の位相差層１４５は、複数の誘電体ナノロッド３が位相差を発生させ、母材２は位相差を発生させないため、複数の誘電体ナノロッド３の材料、形状などの諸元を制御することによって、位相差層１４５の位相差を比較的容易に制御できる。
【００５０】
すなわち、本実施例では、第一の針状粒子の諸元を第二の針状粒子の諸元と同一とし、誘電体ナノロッド３の配向を領域によって異ならせたが、第一の針状粒子の諸元を第二の針状粒子の諸元と異ならせてもよい。これによれば、遅相軸だけでなく位相差も互いに異なる複数の領域を容易に形成することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、母材２が無機物の一つであるシリコン酸化物で構成されているため、耐熱性に優れた位相差板を実現できる。
【００５２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図１６は、本実施形態に係る位相差板２８０と、位相差板２８０を用いた立体ディスプレイ装置２００の構成を示す斜視図である。
図１６に示すように、立体ディスプレイ装置２００は、バックライト２２０と、表示部２３０と、位相差板２８０とを有している。これらバックライト２２０、表示部２３０及び位相差板２８０は、筐体に収容されている。表示部２３０は、偏光板２５０、液晶表示パネル２６０および偏光板２７０を有している。
【００５３】
バックライト２２０は、白色の無偏光を偏光板２５０の一面に向けて出射する。本実施形態では、バックライト２２０に面光源を用いているが、面光源に替えて例えば点光源と集光レンズとの組み合わせでもよい。
【００５４】
偏光板２５０は、液晶表示パネル２６０とバックライト２２０との間に配置されている。偏光板２５０は、透過軸および当該透過軸に直交する吸収軸を有し、バックライト２２０から出射した無偏光が入射すると、その無偏光のうち透過軸方向と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の光を遮断する。偏光板２５０における透過軸の方向は、観察者が立体ディスプレイ装置２００を見たときの水平方向に対して、例えば４５度の角をなす方向である。
【００５５】
液晶表示パネル２６０は、右目用の画像を生成する第一画像生成領域２６２と、左目用の画像を生成する第二画像生成領域２６４を有している。第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４は、図１６に示すように、液晶表示パネル２６０を鉛直方向に区切っている。複数の第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４は、鉛直方向に交互に配置されている。
【００５６】
液晶表示パネル２６０の第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４は、それぞれ水平方向において複数の小さなセルに分割されており、これらのセルの１つ１つが赤色画素、緑色画素および青色画素となっている。赤色画素、緑色画素及び青色画素は、水平方向にこの順に繰り返して配置されている。
【００５７】
偏光板２７０は、液晶表示パネル２６０に対して観察者側に配置されている。偏光板２７０は、上記第一画像生成領域２６２を透過した第一画像光及び上記第二画像生成領域２６４を透過した第二画像光が入射すると、これらのうち偏光軸が透過軸と平行な光を透過し、偏光軸が吸収軸と平行な光を遮断する。
【００５８】
位相差板２８０は、基板２８５上に位相差層２８６が形成された構成となっている。位相差層２８６には、複数の第一偏光領域（第一領域）２８１および複数の第二偏光領域（第二領域）２８２が形成されている。第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２は、短冊状に形成されており、短冊の短手方向（第一方向）に交互に配置されている。
【００５９】
第一偏光領域２８１および第二偏光領域２８２の位置および大きさは、図１６に示すように、液晶表示パネル２６０の第一画像生成領域２６２および第二画像生成領域２６４の位置および大きさに対応する。したがって、第一偏光領域２８１には、第一画像生成領域２６２を透過した第一画像光が入射し、第二偏光領域２８２には、第二画像生成領域２６４を透過した第二画像光が入射する。
【００６０】
第一偏光領域２８１は、入射した第一画像光の偏光軸を４５°回転させて透過する。また、第二偏光領域２８２は、入射した第二画像光の偏光軸を、第一偏光領域２８１を透過した第一画像光の偏光軸に対して直交する方向に回転させる。したがって、第一偏光領域２８１を透過した第一画像光の偏光軸と、第二偏光領域２８２を透過した第二画像光の偏光軸とは、その方向が互いに直交する。
【００６１】
位相差板２８０において、第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２には、上記第一実施形態と同様の、母材２と、当該母材２中に分散した複数の誘電体ナノロッド３（針状粒子）と、が含まれている。第一偏光領域２８１に含まれる第一の針状粒子としての誘電体ナノロッド３、及び、第二偏光領域２８２に含まれる第二の針状粒子としての誘電体ナノロッド３は、第一偏光領域２８１の遅相軸が第二偏光領域２８２の遅相軸と直交するように、それぞれ所定方向に配向されている。
【００６２】
図１７は、立体ディスプレイ装置２００の使用状態を示す概略図である。立体ディスプレイ装置２００により立体画像を観察する場合、観察者５００は、図１７に示すように、立体ディスプレイ装置２００から投影される第一画像光および第二画像光を、偏光眼鏡２９０をかけて観察する。この偏光眼鏡２９０には、観察者５００がこの偏光眼鏡２９０をかけたときに観察者５００の右目５１２側にあたる位置に第一画像透過部２３２が配され、左目５１４側にあたる位置に第二画像透過部２３４が配される。これら第一画像透過部２３２および第二画像透過部２３４は、透過軸方向が互いに異なる偏光レンズであり、偏光眼鏡２９０のフレームに固定されている。
【００６３】
第一画像透過部２３２は、透過軸方向が第一偏光領域２８１を透過した第一画像光と同じ方向を有し、吸収軸方向が上記透過軸方向と直交する方向を有する偏光板である。第二画像透過部２３４は、透過軸方向が第二偏光領域２８２を透過した第二画像光と同じ方向を有し、吸収軸方向が上記透過軸方向と直交する方向を有する偏光板である。これら第一画像透過部２３２および第二画像透過部２３４には、例えば二色性染料を含浸させたフィルムを一軸延伸して得られる偏光膜を貼り付けた偏光レンズが用いられる。
【００６４】
観察者５００は、立体ディスプレイ装置２００により立体画像を観察するときに、第一偏光領域２８１を透過した第一画像光および第二偏光領域２８２を透過した第二画像光の出射する範囲内で、偏光眼鏡２９０をかけて立体ディスプレイ装置２００を観察することにより、右目５１２では第一画像光に含まれる第一画像だけを観察することができ、左目５１４では第二画像光に含まれる第二画像だけを観察することができる。したがって、観察者５００は、これら第一画像および第二画像を立体画像として認識することができる。
【００６５】
上記のように構成された位相差板２８０を製造する場合、まず、例えばガラスからなる基板上のうち、第二偏光領域２８２に相当する部分にそれぞれ隔壁を形成する。この工程により、基板上のうち第一偏光領域２８１に相当する部分がそれぞれ露出される。その後、上記第一実施形態と同様の手法により、第一偏光領域２８１に位相差層を形成する。第一偏光領域２８１に位相差層を形成した後、隔壁を除去する。隔壁を除去した後、当該第一偏光領域２８１に形成された位相差層を隔壁として、第二偏光領域２８２に位相差層を形成する。このようにして、位相差板２８０を製造することができる。
【００６６】
以上のように、本実施形態によれば、基板上に一体的に形成された位相差層が、遅相軸の互いに異なる複数の第一偏光領域２８１及び複数の第二偏光領域２８２を有している。これら第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２には、複数の誘電体ナノロッド３が遅相軸に応じた態様で設けられている。そのため、第一偏光領域２８１及び第二偏光領域２８２における複数の誘電体ナノロッド３をそれぞれの遅相軸に応じた態様に調整することで、遅相軸が互いに異なる領域を複数有する位相差板２８０を容易に製造することができる。これにより、板片を一枚一枚形成して配置する必要が無く、基板にパターンを形成する必要も無いためパターンの精度が不均一になるおそれも無い。これにより、偏光特性が高く、信頼性に優れ、低コストで製造可能な位相差板２８０を得ることができる。
【００６７】
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で適宜変更を加えることができる。
例えば、互いに遅相軸の異なる第一領域及び第二領域の配置として、図１８に示すように、位相差板３００において、互いに遅層軸の異なる第一領域３０１と第二領域３０２とがマトリクス状に配置されており、行方向及び列方向のそれぞれについて第一領域３０１と第二領域３０２とが交互に並んだ状態（いわゆる市松模様を形成する状態）で配置された構成であっても構わない。この場合、位相差板３００を他の部材、例えば表示部２３０に設置する際において、第一領域３０１及び第二領域３０２の位置合わせを行方向及び列方向において行えば良いことになる。
【００６８】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、互いに遅相軸の異なる第一領域及び第二領域が光の偏光方向を変換する構成である例を挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、第一領域及び第二領域の少なくとも一方が光学的に等方である構成としても構わない。
【００６９】
本発明の位相差板の適用例としては、上記第一実施形態に記載の偏光フィルターや上記第二実施形態に記載の立体ディスプレイ装置の他、顕微鏡や光学測定器などの光学機器、プロジェクター、携帯電話機、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各種の電子機器等が挙げられる。
【符号の説明】
【００７０】
２…母材 ３…誘電体ナノロッド ２２…隔壁 １００…偏光フィルター １１０…位相差板 １１０Ａ〜１１０Ｌ…領域 １４０…基板 １４５…位相差層 ２００…立体ディスプレイ装置 ２８０…位相差板 ２８１…第一偏光領域 ２８２…第二偏光領域 ２８５…基板 ２８６…位相差層 ３００…位相差板 ３０１…第一領域 ３０２…第二領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた位相差層と、
前記位相差層のうち第一領域に設けられた複数の第一の針状粒子と、
前記位相差層のうち第二領域に、前記複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて設けられた複数の第二の針状粒子と
を備えた位相差板。
【請求項２】
前記第一領域における前記複数の第一の針状粒子の平均的な配向方向は、前記第二領域における前記複数の第二の針状粒子の平均的な配向方向と異なる
請求項１に記載の位相差板。
【請求項３】
前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と同じである
請求項１又は請求項２に記載の位相差板。
【請求項４】
前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と異なる
請求項１又は請求項２に記載の位相差板。
【請求項５】
前記複数の第一の針状粒子および前記複数の第二の針状粒子は、誘電体からなる
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【請求項６】
複数の前記第一領域と、複数の前記第二領域と、を備え、
前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、
前記第一領域と前記第二領域とは、第一方向に交互に並んで配置されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【請求項７】
複数の前記第一領域と、複数の前記第二領域と、を備え、
前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、
前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、市松模様を形成するように配置されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【請求項８】
前記第一領域及び前記第二領域は、一体的に形成され、かつ円周方向に並んで配置されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた位相差層と、
前記位相差層のうち第一領域に設けられた複数の第一の針状粒子と、
前記位相差層のうち第二領域に、前記複数の第一の針状粒子の態様とは異なる態様にて設けられた複数の第二の針状粒子と
を備えた位相差板。
【請求項２】
前記第一領域における前記複数の第一の針状粒子の平均的な配向方向は、前記第二領域における前記複数の第二の針状粒子の平均的な配向方向と異なる
請求項１に記載の位相差板。
【請求項３】
前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と同じである
請求項１又は請求項２に記載の位相差板。
【請求項４】
前記複数の第一の針状粒子を構成する針状粒子の諸元は、前記複数の第二の針状粒子を構成する針状粒子の諸元と異なる
請求項１又は請求項２に記載の位相差板。
【請求項５】
前記複数の第一の針状粒子および前記複数の第二の針状粒子は、誘電体からなる
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【請求項６】
複数の前記第一領域と、複数の前記第二領域と、を備え、
前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、
前記第一領域と前記第二領域とは、第一方向に交互に並んで配置されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【請求項７】
複数の前記第一領域と、複数の前記第二領域と、を備え、
前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、一体的に形成されており、
前記複数の前記第一領域と前記複数の前記第二領域とは、市松模様を形成するように配置されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【請求項８】
前記第一領域及び前記第二領域は、一体的に形成され、かつ円周方向に並んで配置されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の位相差板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−４４７７６（Ｐ２０１３−４４７７６Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０３０６（Ｐ２０１１−１８０３０６）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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