JPH0473603A - 偏光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 偏光装置に関し、 所定の光源に対して取り出すことのできる偏光光量を増
加させることを目的とし、 −面に反射膜を設けた光学位相板に対して斜め方向から
入射光を供給し、光源からの入射光の一部の偏光成分が
光学位相板の一表面において反射するとともに、他の偏
光成分が光学位相板で屈折して伝播し且つ該反射膜で反
射して前記一部の偏光と同位相となって出射する構成と
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶装置等の偏光を利用する光学機器における
偏光装置に関する。

最近、液晶パネルを種々のデイスプレィに使用すること
が提案されている。液晶パネルは印加電圧に応じて配列
角度の変化する液晶を含み、液晶には偏光子によって生
成された偏光を入射させるようになっている。入射され
た偏光の伝播の仕方が液晶の配列や印加電圧の制御等に
より変化し、よって例えば画面上に明暗のコントラスト
を形成して画像を形成することができる。例えば、液晶
パネルをハイビジョンテレビ等のデイスプレィとして使
用する場合には、特にデイスプレィの画面の高輝度化や
電力消費の低減等が求められている。

〔従来の技術〕

液晶パネルをデイスプレィとして使用する場合には、例
えば第５図に示されるような構成が採用される。第５図
において、液晶パネル１の両側に偏光子２と検光子３と
が配置される。偏光子２は入射光りから偏光成分ＰＬを
通過させ、液晶パネル１に入射させる。液晶パネル１は
例えば電圧印加時にはその偏光成分ＰＬを通過させ、検
光子３もその偏光成分ＰＬを通過させることができる。

従って、検光子３の先に設けた画面に透過光の明るい像
を形成することができる。電圧印加がないときには液晶
パネル１は偏光成分ＰＬを通過させなくなり、検光子３
の先に設けた画面には暗い像を形成することになる。

このように偏光子２は所定の直線偏光成分のみを透過さ
せる。従来から偏光子を形成するためには幾つかの原理
が利用されている。例えば、この例の偏光子２は異方性
物質中の透過を利用したものである。これとは別に、等
方性物質の偏光角における反射と透過を利用したものも
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の偏光子では、光源光の全入射光量に対し
て利用できる偏光成分は最大で５０パーセントである。

例えば異方性物質中の透過を利用する場合には、約５０
パーセントの偏光成分が透過して利用されるが、残りの
約５０パーセントの偏光成分は吸収される。また、等方
性物質の偏光角における反射と透過を利用する場合には
、約５０パーセントの偏光成分が反射して利用され、残
りの約５０パーセントの偏光成分は目的とは関係のない
方向へ透過する。上記したように液晶パネルをデイスプ
レィとして使用する場合に画面の高輝度化を達成するこ
とが要求されており、このためには液晶パネルへの入射
光量を増大することが必要である。

液晶パネルへの入射光量を増大するためには光源を増強
することが最初に考えられるが、光源の増強はコスト高
を招き、消費電力が上昇する。従って、光源を増強する
ことなく、液晶パネルへの入射光量を増大することが求
められている。このためには、所定の光源に対して偏光
子で取り出すことのできる偏光光量の割合を増加させる
ことが望まれる。

本発明の目的は所定の光源に対して取り出すことのでき
る偏光光量の割合を増加させることのできる偏光装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による偏光装置は、光学位相板と、該光学位相板
の一表面に対して斜め方向から特にはブＩＪ、−スター
の偏光角で入射する光源と、該光学位相板の他の表面に
設けられた反射膜とからなり、該光源からの入射光の一
部の偏光成分が該光学位相板の一表面において反射する
とともに、該光源からの入射光の他の偏光成分が該光学
位相板で屈折して該光学位相板内を伝播し且つ該反射膜
で反射し、該光学位相板の一表面で最初に反射した該一
部の偏光成分と同位相となって該光学位相板から出射す
るようにしたことを特徴とするものである。

口作　用〕 上記構成においては、光源からの入射光の一部の偏光成
分が光学位相板の一表面において反射する。これによっ
て、従来の反射と透過を利用する偏光子の場合と同様な
パーセントの偏光成分を反射により取り出せる。また、
光源からの入射光の他の偏光成分が光学位相板で屈折し
て光学位相板内を旋回しつつ伝播し且つ該反射膜で反射
して最初に光学位相板の一表面において反射したものと
同じ方向に出射し、この出射偏光は最初に反射した偏光
と同位相となる。従って、光学位相板で屈折した偏光成
分を最初に反射した偏光成分とともに利用できるように
なり、多量の偏光成分を取り出すことができるようにな
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例を示し、偏光装置は光学位
相板１０と、この光学位相板１０の裏面側に設けた反射
膜１２と、光学位相板１０の表面に対して斜め方向から
入射する光源１４とを含む。光源１４は平行光線を光学
位相板１０に供給するのが好ましく、このために背後に
双曲線や楕円の反射鏡１６を設けである。法線に対する
入射角及び反射角がそれぞれθ８で示され、屈折角がＴ
で示されている。反射膜１２はアルミニウムの蒸着や白
色顔料のスクリーン印刷等によって形成される。

光学位相板１０は高分子フィルム、例えばポリビニルア
ルコールのフィルムで形成され、一定の方向に延伸する
ことによって複屈折を備えるようにしたものである。こ
の延伸方向が第２図に光軸として示されており、光Ｒ１
４（及び反射鏡１６）はこの光軸に対して４５度の角度
で入射光線を供給するように配置される。

このような構成において、光源１４から供給される光は
光学位相板１０への入射面に対して平行な振動面を有す
る偏光成分（図において〃で表示、Ｐ偏光成分）と、光
学位相板１０への入射面に対して垂直な振動面を有する
偏光成分（図において０で表示、Ｓ偏光成分）とを有す
る。光学位相板１０への入射角θ８がブリュースターの
偏光角に近づくにつれて、Ｐ偏光成分は光学位相板１０
の表面で反射しなくなり、はとんどが光学位相板１０で
屈折して光学位相板１０内を伝播する。一方、Ｓ偏光成
分は入射角θ８がブリュースターの偏光角になっても光
学位相板１０の表面で反射する。従って、光学位相板１
０の表面で反射したＳ偏光成分を例えば第５図の液晶パ
ネル１に入射するようにすれば、この場合には光学位相
板１０が偏光子２と同等になる。

ただし、この反射によるＳ偏光成分だけでは光量が比較
的に少ない。

光学位相板１０で屈折して光学位相板１０内を伝播する
Ｐ偏光成分は、光学位相板１０内で複屈折し、振動面が
進行方向を中心として回転する。そして、この偏光成分
が反射膜で反射し、光学位相板１０から出射するときに
は振動面の位相が９０度回転するようになっている。そ
の結果、この偏光成分が光学位相板１０から出射すると
きの振動面の位相は最初に光学位相板１０の表面で反射
したＳ偏光成分と同位相となるようにしである。従って
、最初に光学位相板１０の表面で反射したＳ偏光成分と
同じ振動面を有するＳ偏光成分が付加的に利用できるこ
とになる。このようにして出射するＳ偏光成分の光路に
例えば偏光子１８を配置してＳ偏光成分の純度を上げる
ようにすることもできる。光学位相板１０の厚さをｄ、
光学位相板１０の複屈折率を△ｎ、入射光の波長をλと
すると、Δｎｄ／λ−π／８の関係を有するようにする
と、最も効果的である。

このようにＳ偏光成分は光学位相板１０の表面で反射し
、Ｐ偏光成分は光学位相板１０で屈折して振動面が回転
しつつ伝播する。ただし、入射光のＳ偏光成分の全てが
光学位相板１０の表面で反射するのではなく、Ｓ偏光成
分のうちの数１０パーセントのみが光学位相板１０の表
面で反射し、Ｓ偏光成分のうちの残りの数１０パーセン
トは光学位相板１０で屈折する。従って、Ｓ偏光成分の
うちの残りの部分は、Ｐ偏光成分と同様に光学位相板１
０で屈折して振動面が回転しつつ伝播する。しかし、入
射光のＰ偏光成分が出射するときに最初のＳ偏光成分と
同じ振動面を有するように回転すると、Ｓ偏光成分のう
ちの光学位相板１０で屈折した部分の出射時の振動面は
最初のＳ偏光成分と同じ振動面とはならず、従って、こ
の出射偏光は利用できないことになる。

第３図は本発明の第２実施例を示し、偏光装置は光学位
相板１０と、この光学位相板１０の裏面側に設けた反射
膜１２と、光学位相板１０の表面に対して斜め方向から
入射する光源１４とを含むとともに、さらに反射膜１２
に重ねて第２反射膜２０を設けたものである。

この実施例によれば、上記したように、Ｓ偏光成分は光
学位相板１０の表面で反射し、Ｐ偏光成分は光学位相板
１０で屈折して振動面が回転しつつ伝播する。また、Ｓ
偏光成分のうちの光学位相板１０の表面で反射しなかっ
た部分は光学位相板１０で屈折して振動面が回転しつつ
伝播する。この場合、最初の反射膜１２は入射時のＰ偏
光成分を反射させるが、入射時のＳ偏光成分は透過させ
るようになっている。従って、入射時のＳ偏光成分は第
２反射膜２０で反射することになり、最初の反射膜１２
で反射する入射時のＰ偏光成分とは光路差ができること
になる。これによって、入射時のＰ偏光成分が出射する
ときに最初のＳ偏光成分と同じ振動面を有するようにな
るとともに、Ｓ偏光成分のうちの光学位相板１０で屈折
した部分の出射時の振動面も最初のＳ偏光成分と同じ振
動面とはなるようにすることができる。従って、利用で
きるＳ偏光成分の光量をさらに増加することができる。

第４図は本発明の第３実施例を示し、偏光装置は光学位
相板１０と、この光学位相板ｌＯの裏面側に設けた反射
膜１２と、光学位相板１０の表面に対して斜め方向から
入射する光源１４とを含むとともに、さらに光源１４と
光学位相板１０との間に透明板２２が挿入されている。

透明板２２は等方性のガラス等によって形成され、光学
位相板１０に積層して配置される。このような構成によ
って、Ｓ偏光成分は光学位相板ｌＯに設けた透明板２２
の表面で反射し、Ｐ偏光成分は透明板２２及び光学位相
板１０で屈折し、光学位相板１０の複屈折性によって振
動面が回転する。この場合にも反射膜１２で反射した偏
光は最初のＳ偏光成分の振動面と同じ位相で出射するよ
うになる。

このように入射光側に透明板２２を設ける構成にすれば
、透明板２２の材料を選択することによって好ましい入
射角θ８を定めることができるようになる。即ち、ブリ
コースタ−の偏光角が使用する透明板２２の屈折率で定
められる。また、ガラスの透明板２２を使用すれば、表
面の円滑性の優れた反射面を得ることができ、最初のＳ
偏光成分の反射量を増大することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、光源からの入射
光の一部の偏光成分が光学位相板の一表面において反射
するとともに、光源からの入射光の他の偏光成分が光学
位相板で屈折して該光学位相板内を伝播し且つ反射膜で
反射し、光学位相板の一表面で最初に反射した一部の偏
光成分と同位相となって光学位相板から出射するように
したので、光学位相板で屈折した偏光成分を最初に反射
した偏光成分とともに利用できるようになり、多量の偏
光成分を取り出すことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は第１図
の光学位相板と入射偏光との関係を示す図、第３図は本
発明の第２実施例を示す図、第４図は本発明の第３実施
例を示す図、第５図は従来の液晶装置の例を示す図であ
る。 １０・・・光学位相板、　　１２・・・反射膜、１４・
・・光源、　　　　　２０・・・第２反射膜、２２・・
・透明板。 特許８願人 富士通株式会社 特許出願代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学位相板（１０）と、該光学位相板の一表面に対
   して斜め方向から入射する光源（１４）と、該光学位相
   板の他の表面に設けられた反射膜（１２）とからなり、
   該光源からの入射光の一部の偏光成分が該光学位相板の
   一表面において反射するとともに、該光源からの入射光
   の他の偏光成分が該光学位相板で屈折して該光学位相板
   内を伝播し且つ該反射膜で反射し、該光学位相板の一表
   面で最初に反射した該一部の偏光成分と同位相となって
   該光学位相板から出射するようにした偏光装置。 ２、該光源から該光学位相板への入射角がブリュースタ
   ーの偏光角である請求項１に記載の偏光装置。 ３、該光学位相板の厚さをｄ、該光学位相板の複屈折率
   をΔｎ、入射光の波長をλとすると、Δｎｄ／λ＝π／
   ８の関係を有する請求項１に記載の偏光装置。 ４、該反射膜に重ねて第２反射膜を設け、該光源からの
   入射光の前記他の偏光成分を最初の反射膜で反射させ、
   該光源からの入射光の前記一部の偏光成分のうちで該光
   学位相板で屈折して該光学位相板内を伝播する偏光成分
   を最初の反射膜で透過させ且つ該第２反射膜で反射させ
   、該光学位相板の一表面で最初に反射した該一部の偏光
   成分と同位相となって該光学位相板から出射するように
   した請求項１に記載の偏光装置。 ５、該光源と該光学位相板との間に透明板を挿入した請
   求項１に記載の偏光装置。 ６、該光学位相板が高分子位相フィルムからなる請求項
   １に記載の偏光装置。