CN1179220C - 偏振光变换元件及其制造方法和投影型显示装置 - Google Patents

偏振光变换元件及其制造方法和投影型显示装置 Download PDF

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Abstract

实现制造效率高的偏振光变换元件。本发明的偏振光变换元件备有沿规定的方向排列的多个透光体；以及交替地配置在上述多个透光体之间的多个偏振光分离膜和多个反射膜。偏振光分离膜的特征在于：相对于偏振光分离膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40%以上。另外，反射膜也一样，即相对于反射膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40%以上。

Description

偏振光变换元件 及其制造方法和投影型显示装置
技术领域
本发明涉及将入射的非偏振光变换为规定的偏振光束用的偏振光变换元件及其制造方法、以及备有这样的偏振光变换元件的投影型显示装置。
背景技术
在投影型显示装置中，为了根据图象信号对光进行调制，采用一种被称为光阀的光调制元件。作为光阀，如透射型液晶盘或反射型液晶盘等所示，多半使用只利用一种线偏振光的类型的光调制元件。这样，在利用一种线偏振光的投影型显示装置中，设有使从光源射出的非偏振光成为一种线偏振光(例如，s偏振光或p偏振光)用的偏振光变换元件。
作为现有的偏振光变换元件的例，可以举出被本申请人公开的特开平10-90520号公报或特开平10-177151号公报中记载的偏振光变换元件。
现有的偏振光变换元件是这样制成的：用粘接剂将形成了偏振光分离膜及反射膜的透光性板材和什么都未形成的透光性板材交替地粘贴起来构成复合板材，再从该复合板材切出构成偏振光变换元件的偏振光束分离器阵列，制成偏振光变换元件。
将多个透光性板材粘贴起来的工序通常是这样进行的，即反复进行采用紫外线硬化型的光学粘接剂进行的粘贴和光学粘接剂的硬化，所以需要较多的时间。为了提高偏振光变换元件的制造效率，最好提高该粘贴工序的效率。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术中的上述课题而完成的，其目的在于提供一种能高效率地制造偏振光变换元件的技术。
为了解决上述课题的至少一部分，本发明的第一种制造方法是一种将入射的非偏振光变换成规定的偏振光用的偏振光变换元件的制造方法，其特征在于：
该方法有以下工序
(a)准备多个第一透光性板材的工序；
(b)准备多个第二透光性板材的工序；
(c)假定交替地排列粘贴了上述多个第一透光性板材和上述多个第二透光性板材时，在上述第一或第二透光性板材的一部分表面上形成上述多个偏振光分离膜及上述多个反射膜，以便在各透光性板材的各界面上交替地配置多个偏振光分离膜及多个反射膜的工序；
(d)交替地排列粘贴上述多个第一透光性板材和上述多个第二透光性板材，制作在各透光性板材的各界面上交替地设置了上述多个偏振光分离膜及上述多个反射膜的复合板材的工序；以及
(e)沿着与对上述复合板材的平面呈规定的角度的平面相平行的切断面切断上述复合板材，制作具有平行于上述切断面的光入射面和光出射面的透光性块的工序，
上述工序(d)包括形成偏振光分离膜的工序，以使对于相对于上述偏振光分离膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光来说，上述偏振光分离膜的透射率约为40％以上。
如果采用上述第一种制造方法，则由于能提高偏振光分离膜的紫外光的透射率，所以在工序(d)中，能将效率好的紫外光照射到第一透光性板材和第二透光性板材粘贴时使用的光学粘接剂，能减少粘接剂硬化所需要的工时。因此，能提高偏振光变换元件的制造效率。
另外，上述特定波长区域最好为365nm±30nm的范围。
这里，形成上述偏振光分离膜的工序包括
与上述透光体的折射率相比，交替地重叠具有更小折射率的第一层和具有更大折射率的第二层，形成多层结构部的工序，
上述透光体的折射率约为1.48至1.58，
上述偏振光分离膜的上述第一层最好由MgF2形成，上述第二层最好由MgO形成。
如果如上所述形成偏振光分离膜，则对于特定波长区域的紫外光来说，能获得约40％以上的透射率。
在上述第一种制造方法中，
上述工序(d)最好包括形成上述反射膜的工序，以便对于相对于上述反射膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光来说，所形成的反射膜的透射率约为40％以上。
如果如上处理，则由于能提高反射膜的紫外光的透射率，所以在工序(d)中，能用效率更好的紫外光对第一透光性板材和第二透光性板材粘贴时使用的光学粘接剂进行照射，能减少粘接剂硬化所需要的工时。因此，能提高偏振光变换元件的制造效率。
另外，上述特定波长区域最好为365nm±30nm的范围。
这里，形成上述反射膜的工序包括
与上述透光体的折射率相比，交替地重叠具有更小折射率的第三层和具有更大折射率的第四层，形成多层结构部的工序，
上述透光体的折射率约为1.48至1.58，
上述反射膜的上述第三层最好由SiO2形成，上述第四层最好由TiO2或Ta2O5形成。
如果如上所述形成反射膜，则对于特定波长区域的紫外光来说，能获得约40％以上的透射率。
本发明的第二种制造方法
是一种将入射的非偏振光变换成规定的偏振光用的偏振光变换元件的制造方法，其特征在于：
该方法有以下工序
(a)准备多个第一透光性板材的工序；
(b)准备多个第二透光性板材的工序；
(c)假定交替地排列粘贴了上述多个第一透光性板材和上述多个第二透光性板材时，在上述第一或第二透光性板材的一部分表面上形成上述多个偏振光分离膜及上述多个反射膜，以便在各透光性板材的各界面上交替地配置多个偏振光分离膜及多个反射膜的工序；
(d)交替地排列粘贴上述多个第一透光性板材和上述多个第二透光性板材，制作在各透光性板材的各界面上交替地设置了上述多个偏振光分离膜及上述多个反射膜的复合板材的工序；以及
(e)沿着与上述复合板材的平面呈规定的角度的平面相平行的切断面切断上述复合板材，制作具有平行于上述切断面的光入射面和光出射面的透光性块的工序，
上述工序(d)包括形成上述反射膜的工序，以便对于相对于上述反射膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光来说，所形成的反射膜的透射率约为40％以上。
如果采用上述第二种制造方法，则由于能提高反射膜的紫外光的透射率，所以在工序(d)中，能用效率好的紫外光照射第一透光性板材和第二透光性板材粘贴时使用的光学粘接剂，能减少粘接剂硬化所需要的工时。因此，能提高偏振光变换元件的制造效率。
本发明的第一偏振光变换元件备有
沿规定的方向排列的多个透光体；以及
交替地配置在上述多个透光体之间的多个偏振光分离膜和多个反射膜，
上述偏振光分离膜的特征在于：相对于上述偏振光分离膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40％以上。
由于上述第一偏振光变换元件有特定波长区域的紫外光的透射率高的偏振光分离膜，所以能制作制造效率高的偏振光变换元件。
在上述第一偏振光变换元件中，
上述反射膜最好是相对于上述反射膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40％以上。
由于上述第一偏振光变换元件还有特定波长区域的紫外光的透射率高的反射膜，所以能制作制造效率更高的偏振光变换元件。
本发明的第二偏振光变换元件备有
沿规定的方向排列的多个透光体；以及
交替地配置在上述多个透光体之间的多个偏振光分离膜和多个反射膜，
上述反射膜的特征在于：
相对于上述反射膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40％以上。
由于上述第二偏振光变换元件有特定波长区域的紫外光的透射率高的反射膜，所以能制作制造效率高的偏振光变换元件。
本发明的第一投影型显示装置备有：
射出非偏振光的光源部；
将来自上述光源部的光变换成规定的偏振光用的偏振光变换元件；
根据所供给的图象信号，调制来自上述偏振光变换元件的出射光的光调制装置；以及
投射由上述光调制装置调制过的光的投射光学系统，
上述偏振光变换元件备有：
沿规定的方向排列的多个透光体；以及
交替地配置在上述多个透光体之间的多个偏振光分离膜和多个反射膜，
上述偏振光分离膜的特征在于：相对于上述偏振光分离膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40％以上。
由于上述第一投影型显示装置有本发明的第一偏振光变换元件，所以能实现制造效率高的装置。
本发明的第二投影型显示装置备有：
射出非偏振光的光源部；
将来自上述光源部的光变换成规定的偏振光用的偏振光变换元件；
根据所供给的图象信号，调制来自上述偏振光变换元件的出射光的光调制装置；以及
投射由上述光调制装置调制过的光的投射光学系统，
上述偏振光变换元件备有：
沿规定的方向排列的多个透光体；以及
交替地配置在上述多个透光体之间的多个偏振光分离膜和多个反射膜，
上述反射膜的特征在于：
相对于上述偏振光分离膜的表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40％以上。
上述第二投影型显示装置由于具有本发明的第二偏振光变换元件，所以能实现制造效率高的装置。
附图说明
图1是表示本发明的偏振光变换元件320之一例的说明图。
图2是表示偏振光分离元件330的制造例的说明图。
图3是表示第一透光性板材321和第二透光性板材322的粘贴方法的说明图。
图4是表示偏振光分离元件330的另一制造例的说明图。
图5是表示偏振光分离膜331被局部放大的剖面图。
图6是表示图5中的偏振光分离膜331的各层厚度的说明图。
图7是表示具有图6所示结构的偏振光分离膜331的光学特性的模拟结果的曲线图。
图8是表示反射膜332的各层厚度的说明图。
图9是表示使用具有图8所示结构的反射膜332时的s偏振光的反射特性的模拟结果的曲线图。
图10是表示波长在300～400nm范围(紫外区)的偏振光分离膜331的光学特性的模拟结果的曲线图。
图11是表示波长在300～400nm范围的反射膜332的光学特性的模拟结果的曲线图。
图12是表示现有的偏振光变换元件中使用的偏振光分离膜或反射膜的比较例的结构的说明图。
图13是表示比较例的偏振光分离膜的波长为400～700nm范围内的光学特性模拟结果的曲线图。
图14是表示波长为300～400nm范围的光学特性的模拟结果的曲线图。
图15是表示比较例的反射膜的波长为400～700nm范围内的光学特性的模拟结果的曲线图。
图16是表示波长为300～400nm范围的光学特性的模拟结果的曲线图。
图17是表示反射膜332的另一结构的说明图。
图18是表示使用具有图17所示结构的反射膜332A时的s偏振光的反射特性的模拟结果的曲线图。
图19是表示波长在300～400nm范围的反射膜332A的光学特性的模拟结果的曲线图。
图20是表示备有本发明的偏振光变换元件的投影型显示装置的主要部分的简略结构图。
具体实施方式
A.偏振光变换元件的结构：
图1是表示本发明的偏振光变换元件320之一例的说明图。图1(A)是偏振光变换元件320的平面图，图1(B)是偏振光变换元件320的正视图。该偏振光变换元件320备有偏振光分离元件330、以及有选择地配置在偏振光分离元件330的光出射面的一部分上的多个λ/2相位差片381。
偏振光分离元件330具有这样的形状：各自的断面呈平行四边形的柱状体的第一和第二透光体333、334交替地粘接起来。另外，其断面呈梯形的柱状体的第三和第四透光体334a、334b被粘接在偏振光分离元件330的两端。另外，在各透光体333、334、334a、334b的界面上交替地形成多个偏振光分离膜331和多个反射膜332。λ/2相位差片381有选择地配置在偏振光分离膜331或反射膜332的光的出射面上沿x方向的映射部分上。
在该例中，λ/2相位差片381有选择地配置在偏振光分离膜331的光的出射面上沿x方向的映射部分上。另外，第三和第四透光体334a、334b也可以是与第二透光体334的断面相同的平行四边形的柱状体。另外，也可以是断面大致呈三角形的柱状体。
如果非偏振光入射到图1(A)所示的偏振光变换元件320的偏振光分离膜331上，便被偏振光分离膜331分离成s偏振光和p偏振光。s偏振光被偏振光分离膜331反射，再被反射膜332反射后射出。另一方面，p偏振光直接通过偏振光分离膜331。λ/2相位差片381配置在透过偏振光分离膜331的p偏振光的出射面上，该p偏振光被变换成s偏振光后射出。因此，入射到偏振光变换元件320的偏振光分离膜331上的光大部分变换成s偏振光后射出。另外，在欲使从偏振光变换元件射出的光为p偏振光的情况下，将λ/2相位差片381配置在由反射膜332反射的s偏振光射出的出射面上即可。
B.偏振光变换元件的制造方法：
图2是表示偏振光分离元件330的制造例的说明图。首先，如图2(A)、(B)所示，准备多个第一透光性板材321和第二透光性板材322。在第一透光性板材321的一个表面上形成偏振光分离膜331，在另一个表面上形成反射膜332。将在后文详细说明偏振光分离膜331和反射膜332。
其次，将第一透光性板材321和第二透光性板材322交替地粘贴起来，以便使偏振光分离膜331和反射膜332交替地配置，制成图2(C)所示的复合板材340。另外，在粘贴的最初和最后也可以使用比第一透光性板材321或第二透光性板材322厚的透光性板材。在图2(C)所示的例中，使用第三和第四透光性板材322a、322b。但是，这些透光性板材322a、322b都比第一透光性板材321或第二透光性板材322厚，在表面上什么也不形成，这一点与第二透光性板材322相同。因此，可以将第三和第四透光性板材322a、322b看作功能性的第二透光性板材。以下，有时将它们包括第三和第四透光性板材322a、322b称为第二透光性板材。
另外，第二透光性板材322的厚度考虑到粘接时的粘接剂的厚度，最好采用比第一透光性板材321薄的板材。第一透光性板材321和第二透光性板材322的厚度尺寸差为百分之几以下。
如图2(C)所示，将这样制作的复合板材340沿着与其平面成规定角度θ的切断面(图中用虚线表示)大致平行地切断，切出透光性块。θ的值最好约45度。这里，所谓“复合板材的平面”是指两端被粘贴起来的第三和第四透光性板材322a、322b的平面而言。另外，切断两端的突出部分，使其大致呈长方体。然后，对切出的透光性块的表面(切断面)进行研磨，能获得偏振光分离元件330(图1)。另外，用第一透光性板材321形成的部分相当于第一透光体333，用第二透光性板材322形成的部分相当于第二透光体334。另外，用第三透光性板材322a形成的部分相当于第三透光体334a，用第四透光性板材322b形成的部分相当于第四透光体334b。
如下进行第一透光性板材321和第二透光性板材322的粘贴。图3是表示第一透光性板材321和第二透光性板材322的粘贴的说明图。
首先，如图3(A)所示，用光学粘接剂327将第一透光性板材321粘贴在第三透光性板材322a上。这时，使第一透光性板材321的形成反射膜332的一侧朝下粘贴。然后，通过偏振光分离膜331、第一透光性板材321和反射膜332，将紫外光照射在硬化前的光学粘接剂327上，使光学粘接剂327硬化。
其次，如图3(B)所示，用光学粘接剂327将第二透光性板材322粘贴到在图3(A)中粘贴的第一透光性板材321上。与图3(A)一样，通过第二透光性板材322将紫外光照射在硬化前的光学粘接剂327上，使光学粘接剂327硬化。
然后，如图3(C)所示，与图3(A)一样，用光学粘接剂327将第一透光性板材321粘贴到在图3(B)中粘贴的第二透光性板材322上。
如上所述，反复进行图3(B)和图3(C)所示的粘贴，进行第一透光性板材321和第二透光性板材322的粘贴。最后，如图3(D)所示，与图3(B)一样，粘贴第四透光性板材322b。如上处理后，制成图2(B)中的复合板材340。
另外，在图3所示的例中，示出了从第三透光性板材322a一侧开始粘贴的例，但也可以从第四透光性板材322b一侧开始粘贴。另外，也可以使紫外光从第三透光性板材322a一侧照射。
图4是表示偏振光分离元件330的另一制造例。该制造例与图2(A)、(B)相同，首先，也是准备第一透光性板材321和第二透光性板材322。但如图4(A)、(B)所示，在图3(C)所示的粘贴中，在粘贴了反射膜332的第二透光性板材322一侧形成反射膜332。然后，如图4(C)所示，交替地粘贴第一透光性板材321和第二透光性板材322，能制作交替地配置了偏振光分离膜331和反射膜332的复合板材340a。
与图2(C)一样，将这样制作的复合板材340a沿着与其平面成规定角度θ的切断面(图中用虚线表示)大致平行地切断，切断两端的突出部分，使其大致呈长方体，对表面(切断面)进行研磨，能制作与偏振光分离元件330同样的偏振光分离元件330’。
另外，也能与图3所示的粘贴同样地进行其他制造例中的第一透光性板材321和第二透光性板材322的粘贴。
C.偏振光分离膜及反射膜的结构：
图5是表示将偏振光分离膜331的部分放大后示出的剖面图。偏振光分离膜331是重叠在第一透光体333上的电介质多层膜，它由两种材料交替地重叠共计49层的多层结构部331a、以及在多层结构部331a上形成的被覆层331b构成。该偏振光分离膜331是在相当于第一透光体333的第一透光性板材321的表面上一层一层地依次重叠构成的。重叠了偏振光分离膜331的第一透光体333通过光学粘接剂327与第二透光体334(第二透光性板材322)或第三透光体334a(第三透光性板材322a)粘接。图5示出了与第二透光体334粘接的情况。被覆层331b具有提高偏振光分离膜331和第二透光体334之间的粘接性的功能。
该多层结构部331a是这样形成的：在折射率大约为1.5的第一透光体333上重叠形成与第一透光体333相比，其折射率较小的层(以下称L层)和折射率较大的层(以下称H层)。在图5的例中，形成L1、H2、L3、H4、...L47、H48、L49共计49层。被覆层331b的折射率大约为H层和L层材料的中间大小。作为透光体333、334、334a、334b的构件可以采用其折射率大约为1.48至1.58的各种构件，可以采用折射率大约为1.52的白色透光性板材或BK7-S(SCHOTT公司制)等光学玻璃。作为偏振光分离膜331的L层的材料采用折射率大约为1.38的MgF2，作为H层的材料采用折射率大约为1.73的MgO。另外作为被覆层331b的材料采用折射率大约为1.44的SiO2。
另外，已知各层的折射率随着大气中的水分的吸收等情况的不同而变化。在本说明书中，所谓“折射率”意味着在使偏振光分离膜331长时间地被暴露在大气中的状态下所保持的折射率。
图6是表示图5中的偏振光分离膜331的各层的厚度的说明图。另外，该结构是设计波长λ为600nm时的结构。这里，所谓设计波长是设计膜时的初始设定值，在该设计波长的条件下，确定各层的厚度，以便获得所希望的透射·反射特性。作为设计波长λ，被选为在该光学元件中使用的主要的光分量的波长。本实施例的偏振光变换元件320被用于RGB三色光的偏振光变换中，在该例中，选择红色光的波长附近(600nm)作为设计波长。图6中，右栏中的D值是将各层的光学厚度(实际的厚度d乘以材料的折射率n而得到的厚度)除以设计波长λ的1/4而获得的值。因此，实际的厚度d是D值乘以λ/4后再除以n而获得的值。另外，这时的折射率n对于L层来说采用L层的折射率，对于H层来说采用H层的折射率。如图3所示，多层结构部331a的各层的光学厚度虽然变为λ/4左右的值，但彼此是不同的值。另外，被覆层331b的光学厚度为3·(λ/4)。
图7是表示具有图6所示结构的偏振光分离膜331的光学特性的模拟结果的曲线图。在波长为400～700nm的范围内，各层的折射率变化0.1左右。图7中的模拟结果是考虑了各层的折射率的波长特性后，分析膜的特性矩阵获得的值。
如图7所示，该偏振光分离膜331在波长为400～700nm的可见光区域内，入射角约45度的p偏振光的透射率在99.2％以上，另外，s偏振光的反射率也在97.5％以上。被覆层331b是为了提高多层结构部331a和第二透光性板材322的粘接性而重叠成的，对偏振光分离膜331的光学特性几乎没有影响。即，即使在没有被覆层331b的情况下，也能获得与图7所示的模拟结果同样的结果，所以也可以省去被覆层331b。另外，图7中的模拟结果虽然是使光从L1层一侧入射时的结果，但使光从被覆层331b一侧入射时也能获得同样的结果。
反射膜332也和图5所示的偏振光分离膜331一样，是重叠在第一透光体或第二透光体334上的电介质多层膜，由两种材料交替地重叠形成。
图8是表示反射膜332的各层的厚度的说明图。在图8所示的结构中，作为L层的材料采用折射率约为1.44的SiO2，作为H层的材料采用折射率约为2.66的TiO2。另外，在第一透光体333上依次重叠L1、H2、L3、H4、...H30、L31共31层。另外，在用图4说明的制造例的情况下，重叠在第二透光体334上。
图9是表示使用具有图8所示结构的反射膜332时的s偏振光的反射特性的模拟结果的曲线图。如图9所示，在使用具有图6(B)所示结构的反射膜332的情况下，在400～700nm的可见光区域内，能使入射角约45度的s偏振光的反射率为99.8％以上。另外，在该反射膜332中，即使在使光从L1层一侧入射的情况下，或者使光从L31层一侧入射的情况下，都能获得同样的模拟结果。
因此，如上所述，在上述制造方法中，利用光学粘接剂327进行相当于偏振光变换元件320的各透光体333、334的第一和第二透光性板材321、322的粘贴，如图3所示，通过偏振光分离膜331和反射膜332，将紫外光照射在光学粘接剂327上，使该光学粘接剂327硬化。因此，偏振光分离膜331和反射膜332最好能透过紫外光。特别是为了缩短粘贴所需要的时间，最好能透过更多的紫外光。
图10是表示波长在300～400nm范围(紫外区)的偏振光分离膜331的光学特性的模拟结果的曲线图。图10中的粗线表示偏振光分离膜331被夹在第一透光性板材321和第二透光性板材322之间的状态(以下称“状态1”)下的透射率，细线表示偏振光分离膜的一侧与空气接触的状态(以下称“状态2”)下的透射率。这里，之所以表示状态1和状态2两种特性，其理由如下。如图3所示，在粘贴第一透光性板材321和第二透光性板材322时，产生偏振光分离膜和反射膜被夹在第一透光性板材321和第二透光性板材322之间的情况，或一方在空气中的情况。膜的透射特性随界面的介质的不同而变化。因此，在图10中示出了状态1和状态2两种状态的特性。
由图10可知，波长在300～400nm范围内的光以大约0度的入射角入射时的透射率，在状态1时为18.7％以上，在状态2时为19.9％以上。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态1时为45.8％以上，在状态2时为47.6％以上。
图11是表示波长在300～400nm范围的反射膜332的光学特性模拟结果的曲线图。图11中的粗线表示反射膜332被夹在第一透光性板材321和第二透光性板材322之间的状态(以下称“状态3”)下的透射率，细线表示偏振光分离膜的一侧与空气接触的状态(以下称“状态4”)下的透射率。
波长在300～700nm范围内的光以大约0度的入射角入射到反射膜332时的透射率，在状态3时为28.5％以上，在状态4时为19.7％以上。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态3时为71.0％以上，在状态4时为65.5％以上。
图12是表示现有的偏振光变换元件中使用的偏振光分离膜或反射膜的比较例的结构。另外，如图12所示，比较例的偏振光分离膜及反射膜与上述实施例的偏振光分离膜331及反射膜332相比较，除了各层的厚度不同以外，其他方面都相同。
图13是表示比较例的偏振光分离膜的波长为400～700nm范围(可见光区域)内的光学特性的模拟结果的曲线图。图14是表示波长为300～400nm范围(紫外光区域)的光学特性的模拟结果的曲线图。
如图13所示，比较例的偏振光分离膜在可见光区域内p偏振光的透射率为96.1％以上，另外，s偏振光的透射率为97.0％以上。
另一方面，如图7所示，上述本实施例的偏振光分离膜331在可见光区域中，p偏振光的透射率为99.2％以上，s偏振光的透射率也在98.1％以上。因此，上述本实施例的偏振光分离膜331在可见光区域中，与比较例的偏振光分离膜相比，具有同等以上的透射/反射特性。因此，与以往一样，能构成高效率地使可见光区域的p偏振光透过、使s偏振光反射的偏振光分离元件。
另外，如图14所示，在比较例的偏振光分离膜的情况下，波长为300～700nm范围(紫外光区域)的光的透射率在状态1时为10.3％以上，在状态2时为8.4％以上。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态1时为26.3％以上，在状态2时为18.3％以上。
另一方面，如图10所示，上述本实施例的偏振光分离膜331的光的透射率在波长为300～400nm范围内，在状态1时为18.7％以上，在状态2时为19.9％以上。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态1时为45.8％以上，在状态2时为47.6％以上。因此，可知本实施例的偏振光分离膜331在波长为300～400nm范围内，与比较例的偏振光分离膜相比，在状态1时有1.8倍以上的透射率，在状态2时有1.7倍以上的透射率。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态1时有2.3倍以上的透射率，在状态2时有2.6倍以上的透射率。即，本实施例的偏振光分离膜331与比较例的偏振光分离膜相比，在紫外光区域的光的透射率好。
从以上的说明可知，在使用本实施例的偏振光分离膜331的情况下，在上述的偏振光分离元件制造中的透光性板材的粘贴工序中，能缩短为了使光学粘接剂327硬化所需要的时间。因此，能谋求减少制造偏振光变换元件所需要的工时。
图15是表示比较例的反射膜的波长为400～700nm范围(可见光区域)内的光学特性的模拟结果的曲线图。另外，图16是表示波长为300～400nm范围(紫外光区域)的光学特性的模拟结果的曲线图。
比较例的反射膜在可见光区域内s偏振光的反射率为98.9％以上，另外，如图9所示，本实施例的反射膜332在可见光区域，s偏振光的反射率为99.8％以上。因此，上述本实施例的反射膜332在可见光区域中，与比较例的反射膜相比，具有同等以上的反射特性。因此，与以往一样，能构成高效率地反射可见光区域的s偏振光的偏振光分离元件。
另外，如图16所示，在比较例的反射膜的情况下，波长为300～400nm范围内的紫外光的透射率在状态3时为15.4％以上，在状态4时为11.1％以上，在波长为365±30nm的范围内也一样。
另一方面，在波长为300～400nm范围内，如图11所示，上述本实施例的反射膜332的光的透射率在状态3时为28.5％以上，在状态4时为19.7％以上。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态3时为71.0％以上，在状态4时为65.5％以上。因此，可知本实施例的反射膜332在波长为300～400nm范围内，与比较例的反射膜相比，在状态3时有1.8倍以上的透射率，在状态4时有1.7倍以上的透射率。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态3时有4.6倍以上的透射率，在状态4时有5.9倍以上的透射率。即，本实施例的反射膜332与比较例的反射膜相比，在紫外光区域的光的透射率好。
因此，在使用本实施例的反射膜332的情况下，在上述的偏振光分离元件制造中的透光性板材的粘贴工序中，能缩短为了使光学粘接剂327硬化所需要的时间。因此，能谋求减少制造偏振光变换元件所需要的工时。
如上所述，由于上述实施例的偏振光变换元件320能确保使可见光区域的通常的反射和透射特性与以往相同或更好，且使紫外光区域的透射特性比以往更高，所以能缩短制造时透光性板材的粘贴工序所需要的时间。因此，能谋求减少制造偏振光变换元件所需要的工时。
图17是表示反射膜332的另一结构的说明图。在图17所示的结构中，作为L层的材料采用折射率大约为1.44的SiO2，作为H层的材料采用折射率大约为2.18的Ta2O5。在具有图17所示结构的反射膜332A中，在第一透光体333或第二透光体334上依次重叠L1、H2、L3、H4、...H30、L31共31层。
图18是表示使用具有图17所示结构的反射膜332A时的s偏振光的反射特性的模拟结果的曲线图。如图18所示，在使用反射膜332A的情况下，在波长为400～700nm的可见光区域的s偏振光的反射率为98.9％以上，能获得与比较例的反射膜的反射率相同的特性。
图19是表示波长在300～400nm范围的反射膜332A的光学特性的模拟结果的曲线图。在波长为300～700nm的范围内的透射率在状态3时为16.6％以上，在状态4时为11.6％以上。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态3时为75.7％以上，在状态4时为67.4％以上。因此，可知本实施例的反射膜332A在波长为300～400nm范围内，与比较例的反射膜相比，在状态3时有1.07倍以上的透射率，在状态4时有1.04倍以上的透射率。特别是在波长为365±30nm的范围内，在状态3时有4.9倍以上的透射率，在状态4时有6.0倍以上的透射率。在该反射膜332A中也能获得与反射膜332(图11)大致相同的紫外光区域的透射特性。
因此，该反射膜332A在紫外光区域的光的透射率也比比较例的反射膜好，在上述的透光性板材的粘贴工序中，能缩短为了使光学粘接剂327硬化所需要的时间。因此，能谋求减少制造偏振光变换元件所需要的工时。
另外，形成反射膜332A时用的材料Ta2O5与形成反射膜332时用的材料TiO3相比，能减少光的吸收度，所以能确保紫外光区域的光的透射率，且具有能容易地形成确保可见光区域的s偏振光的反射率的反射膜的优点。
D.投影型显示装置的结构：
图20是表示备有本发明的偏振光变换元件的投影型显示装置的主要部分的简略结构图。该投影型显示装置800备有：偏振光照明装置50；分色镜801、804；反射镜802；中继透镜806、808、810；三个液晶光阀803、805、811；交叉二向色棱镜813；以及投影透镜814。
偏振光照明装置50备有光源部60、以及偏振光发生装置70。光源部60射出包含s偏振光分量和p偏振光分量的非偏振光。由偏振光发生装置70将从光源部60射出的光变换成偏振光方向一致的一种线偏振光(在本实施例中为s偏振光)，将照明区照亮。另外，三个液晶光阀803、805、811相当于该照明区。
偏振光发生装置70备有第一光学元件200、以及第二光学元件600。第一光学元件200是其轮廓呈矩形的小透镜201排列成矩阵状的透镜阵列。第二光学元件600(图7)备有光学元件300和出射侧透镜390。
光学元件300备有聚光镜阵列310；两个偏振光变换元件320a、320b。聚光镜阵列310是其结构与第一光学元件200相同的透镜阵列，朝向与第一光学元件200相对的方向配置。聚光镜阵列310有这样的功能：与第一光学元件200一起分别对被各小透镜201分割的多个局部光束进行聚光，并导向偏振光变换元件320a、320b的入射区。偏振光变换元件320a、320b是使各自的偏振光分离膜331及反射膜332将光轴夹在中间对称地相向地合在一起配置本发明的偏振光变换元件320(图1)。因此，从光源部60射出的光束由偏振光发生装置70变换成几乎是一种线偏振光(在本实施例中为s偏振光)。
出射侧透镜390具有将从光学元件300射出的多条局部光束中的每一条重叠在各液晶光阀803、805、811上的功能。
从偏振光照明装置50射出的光由作为色光分离系统的分色镜801、804分离成红、绿、蓝三色光。被分离的各色光在各色光用的液晶光阀803、805、811中被根据所供给的图象信息(图象信号)进行调制。这些液晶光阀803、805、811相当于本发明的光调制装置。在液晶光阀803、805、811中被调制的各色光用作为色光合成光学系统的交叉二向色棱镜813进行合成，由作为投影光学系统的投影透镜814投影到屏幕815上。因此，在屏幕815上显示出彩色图象。另外，关于图7所示的投影型显示装置的各部分结构及功能，由于在例如由本申请人公开的特开平10-177151号公报中有详细说明，所以在说明书中将说明省略。
在本投影型显示装置800的偏振光照明装置50中，由于采用按照本发明的制造方法制作的偏振光变换元件320a、320b，所以入射到偏振光照明装置50中的来自光源部60的光被高效率地变换成所希望的线偏振光(在本实施例中为s偏振光)后射出。因此，在备有这样的偏振光变换元件320a、320b的投影型显示装置中，能提高被投影在屏幕815上的图象的亮度。另外，这样的偏振光变换元件320a、320b与比较例的偏振光变换元件相比较，能减少制造工时，所以能谋求减少全体投影型显示装置的制造工时。
另外，本发明不限于上述的实施例，在不脱离其要旨的范围内，可以按照各种形态实施，例如可以如下变形。
(1)在本实施例中，作为偏振光分离膜331及反射膜332虽然两者都使用本发明的电解质多层膜，但也可以只是任意一者使用本发明的电解质多层膜。即，可以只使偏振光分离膜331为本发明的电解质多层膜，也可以只使反射膜332为本发明的电解质多层膜。
(2)本发明的偏振光照明装置不限于图20所示的投影型显示装置，能适用于除此以外的各种装置。例如，不仅投影彩色图象，即使是投影黑白图象的投影型显示装置，也能应用本发明的偏振光照明装置。在此情况下，在图20所示的装置中只需要一个液晶光阀即可，另外，能省略将光分离成三色的色光分离光学系统、以及将三色光合成的色光合成光学系统。另外，在只使用一个光阀的投影型彩色显示装置中也能应用本发明。另外，还能应用于将使用反射型光阀的投影型显示装置和背面型显示装置等的偏振光作为照明光的图象显示装置。

Claims (9)

1.一种将入射的非偏振光变换成规定的偏振光用的偏振光变换元件(320)的制造方法，其特征在于：
该方法有以下工序
(a)准备多个第一透光性板材(321)的工序；
(b)准备多个第二透光性板材(322)的工序；
(c)在上述第一透光性板材(321)的一侧的表面上，形成偏振光分离膜(331)作为叠层多个层的多层构造部，在另一侧的表面上，形成反射膜(332)作为叠层多个层的多层构造部的工序；或
在上述第一透光性板材(321)的一侧的表面上，形成上述偏振光分离膜(331)作为叠层多个层的多层构造部，在第二透光性板材(322)的一侧的表面上，形成上述反射膜(332)作为叠层多个层的多层构造部的工序；
(d)交替地排列粘贴上述多个第一透光性板材(321)和上述多个第二透光性(33)板材，制作在各透光性板材的各界面上交替地设置了上述偏振光分离膜(331)及上述反射膜(322)的复合板材(340，340a)的工序；以及
(e)沿着与上述复合板材(340，340a)的平面呈规定的角度的平面相平行的切断面切断上述复合板材(340，340a)，制作具有平行于上述切断面的光入射面和光出射面的透光性块的工序，
上述工序(c)包括选择上述偏振光分离膜(331)和上述反射膜(332)的多层构造部的各层的厚度，而形成偏振光分离膜(331)和反射膜(332)，以使得上述偏振光分离膜(331)和上述反射膜(332)的透射率，对于上述偏振光分离膜(331)和上述反射膜(332)的膜表面以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光，约为40％以上。
2.根据权利要求1所述的偏振光变换元件(320)的制造方法，其特征在于：
上述特定波长区域为365nm±30nm的范围。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的偏振光变换元件(320)的制造方法，其特征在于：
形成上述偏振光分离膜(331)的工序包括
交替地重叠与上述透光性板材(321，322)的折射率相比，具有较小折射率的第一层和具有较大折射率的第二层，形成多层结构部的工序，
上述透光性板材(321，322)的折射率约为1.48至1.58，
上述偏振光分离膜(331)的上述第一层由MgF2形成，上述第二层由MgO形成。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的偏振光变换元件(320)的制造方法，其特征在于：
形成上述反射膜(332)的工序包括
交替地重叠与上述透光性板材(321，322)的折射率相比，具有较小折射率的第三层和具有较大折射率的第四层，形成多层结构部的工序，
上述透光性板材(321，322)的折射率约为1.48至1.58，
上述反射膜(332)的上述第三层由SiO2形成，上述第四层由TiO2或Ta2O5形成。
5.一种将入射的非偏振光变换成规定的偏振光用的偏振光变换元件(320)，其特征在于：
备有沿规定的方向排列的多个透光体(333，334)；
交替地配置在上述多个透光体(333，334)之间的多个偏振光分离膜(331)和多个反射膜(332)；以及
为使透过上述多个偏振光分离膜(331)的偏振光和上述多个反射膜(332)所反射的偏振光的偏振面对齐，选择性地配置在上述多个透光体(333，334)的光出射部的多个相位差板(381)；上述偏振光分离膜(331)和上述反射膜(332)由叠层多个层的多层构造构成，并选择上述多层构造部的各层的厚度而形成，以使得对于上述偏振光分离膜(331)和上述反射膜(332)的膜面，以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40％以上。
6.根据权利要求5所述的偏振光变换元件(320)，其特征在于：
上述特定波长区域为365nm±30nm的范围。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的偏振光变换元件(320)，其特征在于：
上述透光体(333，334)的折射率约为1.48至1.58，
上述偏振光分离膜(331)与上述透光体(333，334)的折射率相比，有将折射率较小的第一层、以及折射率较大的第二层交替地重叠起来的多层结构部，
上述偏振光分离膜(331)的上述第一层由MgF2形成，上述第二层由MgO形成。
8.根据权利要求5或权利要求6所述的偏振光变换元件(320)，其特征在于：
上述透光体(333，334)的折射率约为1.48至1.58，
上述反射膜(332)有将与上述透光体(333，334)的折射率相比折射率较小的第三层、以及折射率较大的第四层交替地重叠起来的多层结构部，
上述反射膜(332)的上述第三层由SiO2形成，上述第四层由TiO2或Ta2O5形成。
9.一种投影图象并进行显示的投影型显示装置(800)，其特征在于：
备有
射出非偏振光的光源部(60)；
将来自上述光源部的光变换成规定的偏振光用的偏振光变换元件(320a，320b)；
根据所供给的图象信号，调制来自上述偏振光变换元件(320a，320b)的出射光的光调制装置(803，805，811)；以及
投射由上述光调制装置(803，805，811)调制过的光的投射光学系统，
上述偏振光变换元件(320a，320b)备有：
沿规定的方向排列的多个透光体(333，334)；
交替地配置在上述多个透光体(333，334)之间的多个偏振光分离膜(331)和多个反射膜(332)；以及
为使透过上述多个偏振光分离膜(331)的偏振光和上述多个反射膜(332)所反射的偏振光的偏振面对齐，选择性地配置在上述多个透光体(333，334)的光出射部的多个相位差板(381)；
上述偏振光分离膜(331)和上述反射膜(332)由叠层多个层的多层构造构成，并选择上述多层构造部的各层的厚度而形成，以使得对于上述偏振光分离膜(331)和上述反射膜(332)的膜面，以大约0度的入射角入射的特定波长区域的紫外光的透射率约为40％以上。
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