JP2003121645A - 位相板 - Google Patents
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Abstract
機能し、容易に作製できる位相板を得る。 【解決手段】第1の有機物薄膜層1と第2の有機物薄膜
層2とを備えた位相板であり、第1の有機物薄膜層1は
可視域の光に対し1/2波長のリタデーション値を有
し、第2の有機物薄膜層2は可視域の光に対し1/4波
長のリタデーション値を有し、かつ第1の有機物薄膜層
1の光軸と第2の有機物薄膜層2の光軸がそれぞれ所定
の角度で交差するように第1および第2の有機物薄膜層
を重ねた位相板101を形成する。
Description
可視域の光に対する位相差またはリタデーション値の波
長分散を制御した位相板に関する。
どのように、可視域の光を用いる液晶表示装置などで
は、波長が420nm前後の青色光から波長が650n
m前後の赤色光までの波長帯域において、位相差の波長
分散が小さいの位相板が求められてきた。従来、この課
題を解決するために、波長分散が大きい複屈折性材料と
波長分散が小さい複屈折性材料とが、おのおのの進相軸
を直交するように重ねられて、波長分散を打ち消す位相
板が構成された。
きい複屈折性材料と波長分散が小さい複屈折性材料を適
切にかつ低コストで入手し、作製することは困難であっ
た。
されたものであり、波長400〜680nmの可視域の
光に対して、均一な4分の1波長板として機能する位相
板を提供するものである。
枚の透明基板に固定された、複屈折性を有する、第1の
有機物薄膜層と第2の有機物薄膜層とを備えた位相板で
あり、第1の有機物薄膜層は可視域の光に対し1/2波
長のリタデーション値を有し、第2の有機物薄膜層は可
視域の光に対し1/4波長のリタデーション値を有し、
かつ第1の有機物薄膜層の光軸と第2の有機物薄膜層の
光軸とが交差するように第1および第2の有機物薄膜層
が重ねられて、可視域の光に対し1/4波長のリタデー
ション値を有するように構成されていることを特徴とす
る位相板を提供する。
基板に固定された複屈折性を有する、第1の有機物薄膜
層と第2の有機物薄膜層とを備えた位相板である。そし
て、第1の有機物薄膜層は可視域の光に対し1/2波長
のリタデーション値を有し、第2の有機物薄膜層は可視
域の光に対し1/4波長のリタデーション値を有する。
さらに、第1の有機物薄膜層の光軸と第2の有機物薄膜
層の光軸がそれぞれ交差するように第1および第2の有
機物薄膜層が重ねられており、かつ可視域の光に対し1
/4波長のリタデーション値を有するように位相板が構
成されている。
い。複屈折性を有する有機物薄膜層として高分子液晶層
を用いることが、入手および作製の容易性の点で好まし
い。したがって、以下において高分子液晶層を例にと
り、光軸が遅相軸となっている場合について、本発明を
図面を用いて説明する。
に、2枚の透明基板3と4の間に、2つの高分子液晶層
1と2を挟んだ構成を有する。また、図1では、可視域
の直線偏光が位相板101を透過して、その円偏光にな
って出射する様子も示している。
2を用いて説明する。透明基板13および14上に配向
膜用の溶液を塗布し、おのおの所望の配向処理を施し配
向膜15および16とした後、透明基板13の配向膜1
5に、複屈折性材料となる液晶モノマーの溶液を塗布す
る。一方、透明基板14の配向膜16に離型処理剤を塗
布したのち、高分子液晶層11となる液晶モノマーの厚
さを一様とするためのスペーサを散布する(図示せ
ず)。
ノマーの厚さdは、高分子液晶の異常光屈折率と常光屈
折率の差Δnとの積Δn・dが、位相板の設計中心波長
の光に対して、ほぼ2分の1波長、またはほぼ4分の1
波長に等しくなるように決められる。ここで設計中心波
長は、本発明の位相板を設計および作製するときに用い
る波長であり、使用する高分子液晶の屈折率分散の大き
さ、および位相板としての所望の光学特性が得られるよ
うに、可視域の光の波長480〜580nmの間で適宜
決められる。
対応する2種類の厚さは、おのおの図1の位相板101
の高分子液晶層1と高分子液晶層2の厚さに相当する。
つぎに、配向膜15の配向処理方向と配向膜16の配向
処理方向が一致するように、透明基板13と14を重ね
た後、光重合用の光源光を照射することで液晶モノマー
を重合硬化させて高分子液晶層11とする。結果とし
て、高分子液晶層11の層内では、液晶分子が一定の方
向に配向する。
配向膜16の界面から離型して、高分子液晶層11と透
明基板13からなる高分子液晶積層基板を作製する。ま
た、透明基板として、ガラス基板などの無機物材料から
なり光学的に平坦な基板を用いることで、温度変化に対
して良好な透過光の波面収差を維持できる。
る2種類の高分子液晶積層基板を作製し、おのおのの高
分子液晶層の液晶分子配向方向、すなわち遅相軸が交差
するように重ね、接着剤で固着することで、図1に示す
ような位相板101を形成する。図3は、位相板101
の透明基板4の側からみた図で、S1、S2はおのおの
高分子液晶層1、2(図1)の液晶分子配向方向、すな
わち遅相軸を示している。
らの角度を示しており、反時計回りを正とする。ここ
で、θ1が75±3°でθ2が15±3°、またはθ1
が−75±3°でθ2が−15±3°、またはθ1が1
5±3°でθ2が75±3°、またはθ1が−15±3
°でθ2が−75±3°とすることが好ましい。さら
に、2種類の高分子液晶層1、2のそれぞれの遅相軸の
なす角度、|θ1−θ2|の値を60±3°にすること
は、位相板101に、可視域の光であり、電場がx軸方
向、またはy軸方向に振動する直線偏光が入射したと
き、ほぼ円偏光となって出射するので好ましい。すなわ
ち、位相板101は可視域の光に対して、均一なほぼ4
分の1波長板として機能するので好ましい。
明の位相板101(曲線31)と、波長500nmの光
に対する従来の4分の1波長板(曲線33)との位相差
特性を示すグラフであり、おのおのの位相板を出射する
偏光の楕円率を縦軸に、波長を横軸に示したグラフであ
る。曲線31と曲線33とを比較すると、本発明の位相
板101のほうが、可視域において波長分散がほとんど
無いことがわかる。
2つの高分子液晶層の液晶分子配向方向が、図3におけ
る、(θ1、θ2)=(−75°、−15°)の場合
で、曲線32は、位相板の2つの高分子液晶層の液晶分
子配向方向が、(θ1、θ2)=(−74°、−15
°)の場合を示しており、後者のほうが、可視域におい
て、波長分散がより小さいことがわかる。すなわち、
(θ1、θ2)の値を適切に調整することで、光学特性
を容易に調整できることがわかる。
例であり、図2を用いて、作製工程を説明する。ガラス
製の透明基板13および14上に、配向膜用のポリイミ
ドを塗布し硬化した後、ラビングによる配向処理を施し
て、配向膜15および16とした。次に、透明基板13
上の配向膜15に複屈折性材料となる液晶モノマーの溶
液を塗布した。
性の離型処理剤を塗布したのち、粒径が3.8μmのス
ペーサを散布した(図示せず)。次に、配向膜15の配
向処理方向と配向膜16の配向処理方向とが一致するよ
うに、透明基板13と14とを重ねた後、光重合用の光
源光を照射することで液晶モノマーを重合硬化させて高
分子液晶層11を形成した。光重合硬化した高分子液晶
の異常光屈折率と常光屈折率の差Δnは、0.065で
あった。
ション値は250nmであり、波長500nmの光に対
して、2分の1波長に相当する。次に、透明基板14を
高分子液晶層11と配向膜16の界面において離型し
て、高分子液晶層11と透明基板13からなる高分子液
晶積層基板を作製した。また、前述のスペーサの粒径を
1.9μmに変更し、同様のプロセスで、高分子液晶層
の厚さの異なる高分子液晶積層基板を作製した。このと
き、高分子液晶層のリタデーション値は、125nmで
あり、波長500nmの光に対して、4分の1波長に相
当する。
層基板を、おのおのの高分子液晶層の液晶分子配向方向
すなわち、遅相軸のなす角度が59°となるように、お
のおのの高分子液晶層を向かい合わせて、エポキシ系接
着剤で固着して位相板101を作製した。
1を構成する高分子液晶層1の光軸S1とx軸のなす角
度θ1を74°、高分子液晶層2の光軸S2とx軸のな
す角度θ2を15°としたとき、x軸方向に偏光方向を
有する(振動する)直線偏光を位相板101を入射し
て、出射する光の偏光状態を測定した。その結果、可視
全域において、ほぼ円偏光の出射光を得ることができ
た。すなわち、本発明の位相板101は、可視域の光に
対し、均一な4分の1波長板となっていることを確認で
きた。
偏光変換光学系に使用した。偏光変換光学系とは、直線
偏光の入射光を前提とする液晶表示装置を搭載した液晶
プロジェクタなどに用いられ、白色光源から出射される
可視域のランダム偏光を、偏波面が揃った直線偏光に変
換する系であり、光源41、偏光ビームスプリッタ4
2、ミラー43、44、4分の1波長板45から構成さ
れる。本発明の位相板101を4分の1波長板45の代
わりに用いた結果、光源から出射した可視域のランダム
偏光が、一様に偏波面が揃った直線偏光に変換すること
ができた。その結果、光源から出射する光を効率よく液
晶表示素子に直線偏光として入射できたため、表示の明
るさが向上した。
反射型液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタに使用し
た。反射型液晶表示素子は、偏光ビームスプリッタ5
1、偏光子52、反射型液晶表示素子53、4分の1波
長板54から構成されており、液晶表示素子53の液晶
層への印加電圧を変えることで、偏光子52からの出射
光量を調整できる。本発明の位相板101を4分の1波
長板54の代わりに用いた結果、液晶表示素子53の液
晶層への印加電圧に応じた偏光子52からの出射光量の
変化は、可視域の光に対してほとんどなく一様な挙動を
示した。その結果、表示色の均一性および再現性が向上
した。
さの異なる2つの高分子液晶層を形成し、2つの高分子
液晶層をそれぞれの液晶分子配向方向である遅相軸が所
定の角度で交差するように重ね合わせて、可視域の光に
対し均一な4分の1波長板として機能する位相板を容易
に作製できる。
る断面図。
の液晶分子配向方向を示す平面図。
分の1波長板との位相差特性を示すグラフ。
念図。
クタの概念図
Claims (3)
- 【請求項1】少なくとも1枚の透明基板に固定された、
複屈折性を有する、第1の有機物薄膜層と第2の有機物
薄膜層とを備えた位相板であり、第1の有機物薄膜層は
可視域の光に対し1/2波長のリタデーション値を有
し、第2の有機物薄膜層は可視域の光に対し1/4波長
のリタデーション値を有し、かつ第1の有機物薄膜層の
光軸と第2の有機物薄膜層の光軸とが交差するように第
1および第2の有機物薄膜層が重ねられて、可視域の光
に対し1/4波長のリタデーション値を有するように構
成されていることを特徴とする位相板。 - 【請求項2】第1および第2有機物薄膜層は、液晶モノ
マーが硬化された高分子液晶層からなり、光軸が遅相軸
となっている請求項1記載の位相板。 - 【請求項3】2つの高分子液晶層のそれぞれの遅相軸の
なす角度がほぼ60°である請求項1または2記載の位
相板。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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