JPWO2011118563A1 - Polarized light guide plate, illumination device, and projection display device - Google Patents
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Abstract
偏光導光板は、端面から入射した光が内部を伝播する導光体10と、導光体10の一方の面に形成された1/4波長板11と、導光体10の他方の面に設けられた反射層12と、上記一方の面と対向するように、導光体10内に設けられた複数の屈折部13、14とを有する。屈折部13は、第1の偏光に対する屈折率が導光体10の屈折率より大きく、かつ、偏光状態が上記第1の偏光と異なる第2の偏光に対する屈折率が導光体10の屈折率と同じとされている。屈折部14は、第1の偏光に対する屈折率が導光体10の屈折率より小さく、かつ、第2の偏光に対する屈折率が導光体10の屈折率と同じとされている。屈折部13、14は、上記端面に垂直な方向と交差する第1の方向に交互に配置されている。The polarizing light guide plate includes a light guide 10 through which light incident from an end surface propagates, a quarter-wave plate 11 formed on one surface of the light guide 10, and the other surface of the light guide 10. The reflective layer 12 is provided, and a plurality of refracting portions 13 and 14 provided in the light guide 10 so as to face the one surface. The refractive unit 13 has a refractive index for the first polarized light larger than the refractive index of the light guide 10 and a refractive index for the second polarized light whose polarization state is different from that of the first polarized light. It is the same as. The refractive unit 14 has a refractive index for the first polarized light that is smaller than the refractive index of the light guide 10, and a refractive index for the second polarized light is the same as the refractive index of the light guide 10. The refracting portions 13 and 14 are alternately arranged in a first direction intersecting with a direction perpendicular to the end face.
Description
本発明は、偏光性を有する光が出射される偏光導光板に関し、特に、携帯電話機等の表示装置や液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置の偏光導光板に関する。 The present invention relates to a polarizing light guide plate from which light having polarization properties is emitted, and more particularly to a polarizing light guide plate of a projection display device represented by a display device such as a mobile phone or a liquid crystal projector.
特許文献1は、偏光性を有する光を出射する照明装置を開示している。この照明装置は、等方性の導波路と、導波路の端面に設けられたランプと、導波路のランプが設けられた側とは反対の側の端面に設けられた反射体と、導波路上に接着層を介して設けられた異方性層とを有する。
異方性層において、導波路側の面は第1のプリズム面とされ、その反対側の面は第2のプリズム面とされている。第1のプリズム面は、断面が三角波の形状である微細構造が、第1の方向に沿って周期的に形成されたものである。第2のプリズム面は、照明装置の出射面であって、断面が三角波の形状である微細構造が、第1の方向と直交する第2の方向に沿って周期的に形成されている。 In the anisotropic layer, the waveguide side surface is the first prism surface, and the opposite surface is the second prism surface. The first prism surface is formed by periodically forming a microstructure having a triangular wave cross section along the first direction. The second prism surface is an exit surface of the illumination device, and a fine structure whose cross section is a triangular wave shape is periodically formed along a second direction orthogonal to the first direction.
上記の照明装置によれば、導波路から異方性層に向かう光のうち、第1の偏光光は第1のプリズム面にて屈折するが、偏光状態が第1の偏光光とは異なる第2の偏光光は第1のプリズム面をそのまま透過する。すなわち、第1のプリズム面は、入射した光(非偏光光)を第1および第2の偏光光に分離する作用を有する。 According to the above illumination device, the first polarized light out of the light traveling from the waveguide toward the anisotropic layer is refracted by the first prism surface, but the polarization state is different from that of the first polarized light. The second polarized light passes through the first prism surface as it is. That is, the first prism surface has an action of separating incident light (unpolarized light) into first and second polarized light.
第1のプリズム面で屈折した第1の偏光光は、第2のプリズム面から出射される。第2のプリズム面は、出射される第1の偏光光を所定の方向にコリメートする作用を有する。一方、第1のプリズム面を透過した第2の偏光光は、第2のプリズム面で導波路側の方向へ反射される。 The first polarized light refracted by the first prism surface is emitted from the second prism surface. The second prism surface has a function of collimating the emitted first polarized light in a predetermined direction. On the other hand, the second polarized light transmitted through the first prism surface is reflected by the second prism surface toward the waveguide side.
特許文献1に記載の照明装置においては、第2のプリズム面(出射面)からは、コリメート光(正面付近の出射光)だけでなく、発散光も出射される。例えば、特許文献1の図4aには、出射光として、コリメート光の他に、水平角度が60°〜70°で、垂直角度が20°〜40°の発散光と、水平角度が−60°〜−70°で、垂直角度が20°〜40°の発散光が示されている。このように、特許文献1に記載の照明装置では、発散光による出射光の角度広がり(出射角)が大きいため、以下のような問題を生じる。
In the illumination device described in
一般に、光源からの光を表示素子に照射し、表示素子で形成された画像を投射光学系によって投射する投射型表示装置においては、光源の光出射断面積と出射光の発散角とで決まるエテンデューによる制約を考慮した設計が要求される。すなわち、光源から出射した光の全てを投射光として利用するために、光源の光出射断面積と出射光の発散角との積の値を、表示素子の表示面積と投射光学系のFナンバーで決まる取り込み角(立体角)との積の値以下にする必要がある。この条件を満たさない場合、光源からの光の一部は、投射光として利用されない。 In general, in a projection display device that irradiates a display element with light from a light source and projects an image formed by the display element by a projection optical system, an etendue determined by the light emission cross-sectional area of the light source and the divergence angle of the emitted light. Design that takes into account the constraints imposed by That is, in order to use all of the light emitted from the light source as projection light, the product value of the light emission cross-sectional area of the light source and the divergence angle of the emitted light is expressed by the display area of the display element and the F number of the projection optical system. It is necessary to make the value less than the product of the determined capture angle (solid angle). If this condition is not satisfied, part of the light from the light source is not used as projection light.
特許文献1に記載の照明装置を投射型表示装置に適用した場合は、照明装置から出射された光の一部(発散光)は投射光として利用されないため、その分、照明装置から出射された光の利用効率が低くなる。
When the illumination device described in
さらに、照明装置から出射された発散光が迷光となって装置外に漏れ出したり、その迷光が投射光学系に入射することで投射画像の画質が低下したりする。このため、そのような迷光を吸収または遮光する部材を投射型表示装置内に設ける必要があり、その分、装置コストが増大する。 Furthermore, divergent light emitted from the illumination device becomes stray light and leaks out of the device, or the stray light enters the projection optical system, thereby degrading the image quality of the projected image. For this reason, it is necessary to provide a member that absorbs or blocks such stray light in the projection display device, and the cost of the device increases accordingly.
本発明の目的は、上記のエテンデューの制約による問題や視野角依存性の問題を解決することができ、出射角の広がりを抑制することができる偏光導光板、それを用いた照明装置および投射型表示装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems due to etendue restrictions and the problem of viewing angle dependence, and to suppress the spread of the emission angle, a polarizing light guide plate using the same, an illumination device using the same, and a projection type It is to provide a display device.
上記目的を達成するため、本発明の偏光導光板は、
端面から入射した光が内部を伝播する導光体と、
前記導光体の一方の面に形成された1/4波長板と、
前記導光体の前記一方の面と対向する他方の面に設けられた反射層と、
第1の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率より大きく、かつ、偏光状態が前記第1の偏光と異なる第2の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率と同じである複数の第1の屈折部と、
前記第1の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率より小さく、かつ、前記第2の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率と同じである複数の第2の屈折部と、を有し、
前記複数の第1および第2の屈折部は、前記一方の面と対向するように、前記導光体内に設けられており、少なくとも、前記端面に垂直な方向と交差する第1の方向に、該第1の屈折部と該第2の屈折部が交互に配置されている。In order to achieve the above object, the polarizing light guide plate of the present invention comprises:
A light guide through which light incident from the end face propagates,
A quarter wave plate formed on one surface of the light guide;
A reflective layer provided on the other surface facing the one surface of the light guide;
A plurality of refractive indexes with respect to a first polarized light that is larger than a refractive index of the light guide, and a refractive index with respect to a second polarized light having a polarization state different from that of the first polarized light is the same as the refractive index of the light guide. A first refracting portion of
A plurality of second refracting sections having a refractive index with respect to the first polarized light smaller than a refractive index of the light guide and a refractive index with respect to the second polarized light being the same as the refractive index of the light guide; Have
The plurality of first and second refracting portions are provided in the light guide so as to face the one surface, and at least in a first direction intersecting a direction perpendicular to the end surface, The first refracting portions and the second refracting portions are alternately arranged.
本発明の照明装置は、
上記の偏光導光板と、
前記偏光導光板の端面に設けられた少なくとも1つの光源と、を有する。The lighting device of the present invention is
The polarizing light guide plate,
And at least one light source provided on an end surface of the polarizing light guide plate.
本発明の投射型表示装置は、
上記の照明装置と、
前記照明装置から出射された光が照射される表示素子と、
前記表示素子によって形成された画像を投射する投射光学系と、を有する。The projection display device of the present invention is
The above lighting device;
A display element irradiated with light emitted from the illumination device;
A projection optical system for projecting an image formed by the display element.
本発明の別の投射型表示装置は、
上記の照明装置より構成される、赤色、緑色、青色の各色の照明装置と、
前記赤色の照明装置から出射された赤色の光が照射される第1の表示素子と、
前記緑色の照明装置から出射された緑色の光が照射される第2の表示素子と、
前記青色の照明装置から出射された青色の光が照射される第3の表示素子と、
前記第1乃至第3の表示素子で表示される各色の画像を投射する投射光学系と、を有する。Another projection display device of the present invention is
A lighting device of each color of red, green, and blue composed of the lighting device described above,
A first display element irradiated with red light emitted from the red illumination device;
A second display element irradiated with green light emitted from the green illumination device;
A third display element irradiated with blue light emitted from the blue illumination device;
A projection optical system for projecting each color image displayed on the first to third display elements.
10 導光体
11 1/4波長板
12 反射層
13、14 屈折部DESCRIPTION OF
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である偏光導光板の構成を示す模式図である。(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a polarizing light guide plate according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、偏光導光板は、液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置に用いられるものであって、導光体10と、導光体10を挟むように設けられた1/4波長板11および反射層12と、導光体10内の反射層12との境界面に沿って設けられた複数の屈折部13(第1の屈折部)および複数の屈折部14(第2の屈折部)とを有する。図1に示した断面は、第1の方向に沿って偏光導光板を切断した面である。ここで、第1の方向は、導光体10の所定の端面(光源が配置される側の端面)に垂直な方向と交差または直交する方向である。
As shown in FIG. 1, the polarization light guide plate is used in a projection display device typified by a liquid crystal projector, and is provided with a
導光体10は、板状のものであって、屈折率が等方性である材料よりなる。屈折率等方性とは、偏光状態が異なる第1および第2の偏光の光(P偏光光およびS偏光光)のそれぞれに対する屈折率が同じであることを示す。ここでは、導光体10の屈折率をn0とする。
The
また、導光体10は、複数の端面(通常、4つの端面)を有し、これら端面の少なくとも1つに、光源からの光が入射する。光源は、例えば発光ダイオード(LED)や半導体レーザー(LD)のような半導体光源、あるいは固体光源と呼ばれる光源である。
The
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率n0にほぼ等しい。1/4波長板11の導光体10とは反対側の面が、出射面11aである。
The refractive index of the
屈折部13、14は、屈折率異方性を有する材料よりなり、その断面の形状は矩形形状である。屈折率異方性とは、第1および第2の偏光光のそれぞれに対する屈折率が異なることを示す。ここでは、屈折部13における、第1の偏光光に対する屈折率をn1とし、第2の偏光光に対する屈折率をn2とする。屈折部14における、第1の偏光光に対する屈折率をn1’とし、第2の偏光光に対する屈折率をn2’とする。屈折部13は、n1>n0、かつ、n2=n0の屈折率条件を満たす。一方、屈折部14は、n1’<n0、かつ、n2’=n0の屈折率条件を満たす。
The refracting
屈折部13と屈折部14は、少なくとも第1の方向に交互に周期的に設けられている。屈折部13、14の配置は、一次元の配置であってもよく、また、二次元の配置であってもよい。
The refracting
図2に、屈折部13、14の二次元の配置を模式的に示す。この例では、屈折部13、14は、図1で説明した第1の方向に交互に配置されるとともに、第1の方向と交差または直交する第2の方向に交互に配置されている。なお、二次元の配置において、屈折部13、14は、第1の方向においてのみ、交互に配置されてもよい。
FIG. 2 schematically shows a two-dimensional arrangement of the
屈折部13、14の大きさ(高さ、長さおよび幅)や、屈折部13、14の間隔は、導光条件や出射条件を考慮して適宜に設定する。ここで、高さは、1/4波長板11が設けられた側の面10aに垂直な方向における厚さである。長さおよび幅は、面10aに垂直な方向から屈折部を見た場合の交差する2辺の長さである。
The size (height, length and width) of the refracting
次に、本実施形態の偏光導光板の動作について説明する。 Next, the operation of the polarizing light guide plate of this embodiment will be described.
本実施形態の偏光導光板では、光源から導光体10の第1の端面に入射した光(非偏光光)は、その一部が1/4波長板11の出射面11aおよび反射層12の間で反射されるとともに、導光体10内を第1の端面と対向する第2の端面の方へ向かって伝播する。この伝播過程において、光の一部が屈折部13、14に入射する。
In the polarization light guide plate of this embodiment, a part of the light (non-polarized light) incident on the first end face of the
屈折部13、14は、第1の偏光光を出射面11aから出射するための出射条件と、1/4波長板11の出射面11aと反射層12との間で第1および第2の偏光光を導光させるための導光条件を満たすように構成されているが、互いの条件は異なる。
The refracting
まず、屈折部13の導光条件および出射条件について説明する。
First, the light guide conditions and emission conditions of the
図3Aは、第1の偏光光に対する屈折部13の出射条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面(光源が設けられた端面)および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 3A is a diagram for explaining the emission conditions of the refracting
屈折部13において、1/4波長板11側に位置する面13aに対して、面13aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折し、面13aと対向する面13bに到達する。ここで、第1の偏光光の面13aに対する入射角度は「90°−φ0」で与えられ、角度θ1より大きい。
In the refracting
面13bは、屈折部14と反射層12の界面である。面13aから入射して面13bに到達した第1の偏光光は、面13bにて反射される。面13bで反射された第1の偏光光は、側面13cに到達する。
The
面13bで反射された第1の偏光光の、側面13cに対する入射角度θ2(=90°−θ1)は、臨界角(全反射が起こる最も小さな入射角)より小さい。このため、面13bから側面13cに入射した第1の偏光光は、角度φ1(>θ2)で屈折して、導光体10の面10aに到達する。
The incident angle θ2 (= 90 ° −θ1) of the first polarized light reflected by the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面13cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the ¼
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1)が臨界角より小さい場合、円偏光の光は、出射面11aから出射角βで出射される。
When the incident angle (90 ° −φ1) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、面13aから入射して側面13cから出射されるという条件(出射条件)を満たす第1の偏光光は、1/4波長板11にて円偏光の光に変換された後、出射面11aから出射される。
As described above, in the refracting
また、図3Aに示すように、面13aから屈折部13内に入射し、側面13cから出射される第1の偏光光が、反射層12にて反射された後、1/4波長板11を通過して出射面11aから出射されるという条件も、出射条件として成立する。
Further, as shown in FIG. 3A, after the first polarized light that enters the refracting
図3Bは、第1の偏光光に対する屈折部13の第1の導光条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 3B is a diagram for explaining the first light guide condition of the refracting
出射条件の場合と同様、屈折部13において、面13aに対して、面13aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して、面13bに到達する。面13aから入射して面13bに到達した第1の偏光光は、面13bにて反射される。面13bで反射された第1の偏光光は、面13aに到達する。
As in the case of the emission condition, in the refracting
面13bで反射された第1の偏光光の、面13aに対する入射角度(θ1に同じ)は、臨界角より小さい。このため、面13bから面13aに入射した第1の偏光光は、屈折して、導光体10の面10aに到達する。ここで、面13aから出射した第1の偏光光の、面13aとのなす角度はφ0である。
The incident angle (same as θ1) of the first polarized light reflected by the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面13aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、面13aから入射し、面13bにて反射され、面13aから出射されるという第1の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
As described above, in the refracting
図3Cは、第1の偏光光に対する屈折部13の第2の導光条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 3C is a diagram for explaining the second light guide condition of the refracting
屈折部13において、側面13dに対して、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して、面13bに到達する。
In the refracting
側面13dから入射して面13bに到達した第1の偏光光は、面13bにて反射される。面13bで反射された第1の偏光光は、面13aに到達する。
The first polarized light incident from the
面13bで反射された第1の偏光光の、面13aに対する入射角度θ2は、臨界角より小さい。このため、面13bから面13aに入射した第1の偏光光は、屈折して、導光体10の面10aに到達する。ここで、面13aから出射した第1の偏光光の、面13aとのなす角度はφ1である。
The incident angle θ2 of the first polarized light reflected by the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面13aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ1) of circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、側面13dから入射し、面13bにて反射され、面13aから出射されるという第2の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
図3Dは、第1の偏光光に対する屈折部13の第3の導光条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
3D is a diagram for explaining a third light guide condition of the refracting
屈折部13において、側面13dに対して、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して、面13bに到達する。
In the refracting
側面13dから入射して面13bに到達した第1の偏光光は、面13bにて反射される。面13bで反射された第1の偏光光は、側面13cに到達する。
The first polarized light incident from the
面13bで反射された第1の偏光光の、側面13cに対する入射角度(θ1に同じ)は、臨界角より小さい。このため、面13bから側面13cに入射した第1の偏光光は、屈折して、導光体10の面10aに到達する。ここで、側面13cから出射した第1の偏光光の、側面13cとのなす角度はφ0である。
The incident angle (same as θ1) of the first polarized light reflected by the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面13cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過していることになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、この出射面11aから導光体10に入射した光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、側面13dから入射し、面13bにて反射され、側面13cから出射されるという第3の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
次に、屈折部14の導光条件および出射条件について説明する。
Next, light guide conditions and emission conditions of the refracting
図4Aは、第1の偏光光に対する屈折部14の出射条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面(光源が設けられた端面)および出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 4A is a diagram for explaining the emission condition of the
屈折部14において、第1の端面側に位置する側面14dに、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’(>φ0)で屈折し、面14bに到達する。
In the refracting
面14bは、屈折部14と反射層12の界面である。面14dから入射して面14bに到達した第1の偏光光は、面14bにて反射される。面14bで反射された第1の偏光光は、面14a(1/4波長板11側に位置する面)に到達する。
The
面14bで反射された第1の偏光光の面14aに対する入射角度θ2’(=90−θ1’)は、臨界角より小さい。このため、面14bで反射されて面14aに入射した第1の偏光光は、角度φ1’で屈折して、面10aに到達する。入射角度θ2’と角度φ1’の関係は、「θ2’>90°−φ1’」で与えられる。
The incident angle θ2 ′ (= 90−θ1 ′) of the first polarized light reflected by the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面14aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1’)が臨界角より小さい場合、円偏光の光は、出射面11aから出射角βで出射される。
When the incident angle (90 ° −φ1 ′) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、側面14dから入射して面14aから出射されるという条件(出射条件)を満たす第1の偏光光は、1/4波長板11にて円偏光の光に変換された後、出射面11aから出射される。
As described above, in the refracting
また、図4Aに示すように、側面14dから屈折部14内に入射し、面14aから出射される第1の偏光光が、1/4波長板11を通過して出射面11aから出射されるという条件も、出射条件として成立する。
As shown in FIG. 4A, the first polarized light that enters the refracting
図4Bは、第1の偏光光に対する屈折部14の第1の導光条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
4B is a diagram for explaining the first light guide condition of the refracting
出射条件の場合と同様、屈折部14において、側面14dに対して、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折して、面14bに到達する。側面14dから入射して面14bに到達した第1の偏光光は、面14bにて反射される。面14bで反射された第1の偏光光は、側面14cに到達する。
As in the case of the emission condition, in the refracting
面14bで反射された第1の偏光光の、側面14cに対する入射角度(θ1’に同じ)は、臨界角より小さい。このため、面14bから側面14cに入射した第1の偏光光は、角度φ0で屈折して、導光体10の面10aに到達する。
The incident angle (same as θ1 ′) of the first polarized light reflected by the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面14cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、再び1/4波長板11を通過することになるので、この出射面11aから面10aに入射した光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、側面14dから入射し、面14bにて反射され、側面14cから出射されるという第1の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
As described above, in the refracting
図4Cは、第1の偏光光に対する屈折部14の第2の導光条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 4C is a diagram for explaining the second light guide condition of the refracting
屈折部14において、面14aに対して、面14aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折して、面14bに到達する。
In the refracting
面14aから入射して面14bに到達した第1の偏光光は、面14bにて反射される。面14bで反射された第1の偏光光は、入射角度θ2’で側面14cに入射する。入射角度θ2’は、臨界角より小さい。このため、面14bから側面14cに入射した第1の偏光光は、角度φ1’で屈折して、面10aに到達する。
The first polarized light incident from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面14cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1’)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ1 ′) of circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、面14aから入射し、面14bにて反射され、側面14cから出射されるという第2の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
図4Dは、第1の偏光光に対する屈折部14の第3の導光条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
4D is a diagram for explaining a third light guide condition of the refracting
屈折部14において、面14aに対して、面14aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折して、面14bに到達する。
In the refracting
面14aから入射して面14bに到達した第1の偏光光は、面14bにて反射される。面14bで反射された第1の偏光光は、面14aに到達する。
The first polarized light incident from the
面14bで反射された第1の偏光光の、面14aに対する入射角度(θ1’に同じ)は、臨界角より小さい。このため、面14bから面14aに入射した第1の偏光光は、屈折して、導光体10の面10aに到達する。ここで、面14aから出射した第1の偏光光の、面14aとのなす角度はφ0である。
The incident angle (same as θ1 ′) of the first polarized light reflected by the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面14aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、面14aから入射し、面14bにて反射され、面14aから出射されるという第3の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the
図4Eは、第1の偏光光に対する屈折部14の第4の導光条件を説明するための図であって、図1に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 4E is a diagram for explaining the fourth light guide condition of the refracting
屈折部14において、面14aに対して、面14aとのなす角度φで入射した第1の偏光光は、面14aで反射される。
In the refracting
面14aで反射された第1の偏光光は、導光体10の面10aに到達する。1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面14aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
The first polarized light reflected by the
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ) of circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、面14aで反射されるという第4の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
以上のように、本実施形態の偏光導光板によれば、屈折部13、14の出射条件を満たす第1の偏光光のみが、出射面11aから円偏光として出射され、その出射角の広がりは角度βが取り得る範囲内に制御される。ここで、出射角βは、導光体10の第1の端面(光源が配置される側の端面)および出射面11aのそれぞれと交差(または直交)する第1の平面の面内方向において取り得る第1の出射角度である。
As described above, according to the polarization light guide plate of the present embodiment, only the first polarized light that satisfies the emission conditions of the
具体的に説明すると、図3Aに示した出射条件において、角度φ0が48.1°であり、角度φ1が52.0°である場合、出射角βは67.3°である。角度φ0が45.0°であり、角度φ1が48.9°である場合、出射角βは80.5°である。角度φ0が44.3°であり、角度φ1が48.2°である場合、出射角βは89.8°である。光源から導光体10内に入射した光の、1/4波長板11の出射面11aと平行な面に対する最大角度が48.1°以下である場合、出射角度幅は22.5°である。ここで、出射角度幅は、出射角βの最大角度と最小角度で与えられる角度幅であって、本実施形態の偏光導光板の出射光の第1の出射角の角度広がりである。
More specifically, when the angle φ0 is 48.1 ° and the angle φ1 is 52.0 ° in the emission condition shown in FIG. 3A, the emission angle β is 67.3 °. When the angle φ0 is 45.0 ° and the angle φ1 is 48.9 °, the emission angle β is 80.5 °. When the angle φ0 is 44.3 ° and the angle φ1 is 48.2 °, the emission angle β is 89.8 °. When the maximum angle of light incident on the
また、本実施形態の偏光導光板によれば、1/4波長板11と反射層12の間で光を循環させ、その循環過程において、屈折部13、14による偏光分離や1/4波長板11による偏光変換が行われることで、光の再利用が可能である。これにより、光利用効率をさらに向上させることができる。
Further, according to the polarization light guide plate of the present embodiment, light is circulated between the ¼
図5に、図2に示したマトリクス状の配置を有する偏光導光板におけるS偏光およびP偏光の各偏光成分の光に対する動作を模式的に示す。図5において、破線の矢印はS偏光光を示し、実線の矢印はP偏光光を示す。屈折部14として、実線の矩形部および破線の矩形部が記載されているが、破線の矩形部は、図面に向かって屈折部13の奥側に位置し、実線の矩形部は、図面に向かって屈折部13の手前側に位置する。
FIG. 5 schematically shows the operation of the S-polarized light and the P-polarized light with respect to the light in the polarization light guide plate having the matrix arrangement shown in FIG. In FIG. 5, the dashed arrow indicates S-polarized light, and the solid arrow indicates P-polarized light. As the refracting
図5に示した例では、P偏光光に対する屈折率をn1とし、S偏光光に対する屈折率をn2とし、屈折部13は、n1>n2、かつ、n2=n0の屈折率条件を満たす。P偏光光に対する屈折率をn1’とし、S偏光光に対する屈折率をn2’とし、屈折部14は、n1’<n2’、かつ、n2’=n0の屈折率条件を満たす。
In the example shown in FIG. 5, the refractive index for P-polarized light is n1, the refractive index for S-polarized light is n2, and the refracting
屈折部13において、面13aから入射し、側面13cから出射するという出射条件を満たすP偏光光は、1/4波長板11の出射面11aから出射される。また、屈折部14において、側面14dから入射し、面14aから出射するという出射条件を満たすP偏光光のみが、1/4波長板11の出射面11aから出射される。
In the refracting
一方、S偏光光は、屈折部13、14を屈折することなくそのまま透過する。S偏光光の一部は、反射層12にて反射され、その反射されたS偏光光は、導光体10の面10aから1/4波長板11に入射する。1/4波長板11に入射した光は、出射面11aにて反射され、その反射光は、導光体10の面10aに再び入射する。この場合、導光体10から1/4波長板11に入射した光は、1/4波長板11を2度通過する。すなわち、導光体10の面10aから1/4波長板11に入射するS偏光光は、1/4波長板11を2度通過するため、P偏光光に変換される。
On the other hand, the S-polarized light is transmitted as it is without being refracted by the
なお、図示されていないが、屈折部13、14において、出射条件を満たさないP偏光光は、1/4波長板11の出射面11aと反射層12で反射されながら導光体10内を伝播する。この伝播過程において、導光体10の面10aから1/4波長板11に入射するP偏光光は、1/4波長板11を2度通過するため、S偏光光に変換される。
Although not shown in the drawing, the P-polarized light that does not satisfy the emission condition in the refracting
また、屈折部13、14において、導光体10内を導光する光の一部は角度変換が行われる。例えば、図3Aに示した出射条件によれば、角度φ1が角度φ0より大きく、出射面11aに対する入射角度(90−φ1)が臨界角よりも小さい場合に、第1の偏光光が出射面11aから出射される。しかし、角度φ1が角度φ0より大きい場合であっても、入射角度(90−φ1)が臨界角以上である場合には、第1の偏光光は出射面11aにて反射されて導光体10内を導光する。この場合、導光する光が導光するにつれて、角度φが徐々に大きくなり、その結果、入射角度(90−φ1)が臨界角よりも小さくなって、導光する光が出射面11aから出射される。屈折部13による角度変換では、そのような導光過程における角度φ0の増大が行われ、1/4波長板11の出射面11aと反射層12で反射されながら導光体10内を伝播する光のうちから、出射条件を満たす第1の偏光光を得ることができる。
In addition, in the refracting
なお、図5に示した例において、S偏光光に対する屈折率をn1、n1’とし、P偏光光に対する屈折率をn2、n2’としてもよい。この場合は、出射条件を満たすS偏光光のみが、1/4波長板11の出射面11aから出射される。
In the example shown in FIG. 5, the refractive indexes for S-polarized light may be n1 and n1 ', and the refractive indexes for P-polarized light may be n2 and n2'. In this case, only S-polarized light satisfying the emission condition is emitted from the
また、本実施形態の偏光導光板によれば、上述した第1の出射角度を制御するだけでなく、上述した第1の平面(導光体10の第1の端面および出射面11aのそれぞれと交差または直交する面)および出射面11aのそれぞれと交差または直交する第2の平面の面内方向において取り得る第2の出射角度についても制御することができる。
Moreover, according to the polarizing light guide plate of the present embodiment, not only the first emission angle described above is controlled, but also the first plane described above (the first end surface of the
図6は、第2の出射角度が制限される様子を示した模式図である。図6には、隣接する屈折部13、14を1/4波長板11の出射面11aに垂直な方向から見た場合の状態が示されている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing how the second emission angle is limited. FIG. 6 shows a state in which adjacent refracting
屈折部13は、4つの側面13c〜13fを有する。側面13c、13dが平行であり、側面13e、13fが平行である。屈折部14は、4つの側面14c〜14fを有する。側面14c、14dが平行であり、側面14e、14fが平行である。屈折部13の側面13eは、屈折部14の側面14fと平行である。
The refracting
屈折部13において、第1の偏光光が、側面13dから入射し、側面13eから出射する。この場合、側面13eから出射された第1の偏光光の、側面13d(または側面13c)に対して引いた垂線とのなす角度φ1は、側面13dに入射した第1の偏光光の、その垂線とのなす角度φ0より小さい。
In the refracting
屈折部13の側面13eから出射された第1の偏光光の一部は、屈折部14の側面14fから入射し、屈折部14の側面14cから出射される。この場合、側面14cから出射された第1の偏光光の、上記の垂線とのなす角度φ1’は、側面13eから出射した第1の偏光光の上記の垂線とのなす角度φ1よりも小さい。
A part of the first polarized light emitted from the
このように、第1の偏光光が、屈折部13の側面13dから入射して、側面13eから出射され、その出射された第1の偏光光が、屈折部14の側面14fから入射し、側面14cから出射されるという角度変換条件を満たす場合に、第2の出射角度を狭めることができる。
In this way, the first polarized light is incident from the
具体的に説明すると、図6に示した角度変換条件において、角度φ0が48.1°であり、角度φ1が44.2°である場合、角度φ1’は40.4°である。角度φ0が30.0°であり、角度φ1が25.3°である場合、角度φ1’は20.0°である。角度φ0が20.0°であり、角度φ1が12.8°である場合、角度φ1’は12.8°である。このように、光源から導光体10の端面に入射した光の屈折部13、14の側面への最大入射角φ0が48.1°である場合、屈折部13の所定の面に光が入射すると、約4°だけ角度を狭めることができ、続いて、屈折部13からの光が屈折部14の所定の面に光が入射すると、さらに約4°だけ角度を狭めることができる。したがって、屈折部13,14においては、約8度の狭角化を行うことができる。
More specifically, when the angle φ0 is 48.1 ° and the angle φ1 is 44.2 ° in the angle conversion condition shown in FIG. 6, the angle φ1 ′ is 40.4 °. If the angle φ0 is 30.0 ° and the angle φ1 is 25.3 °, the angle φ1 ′ is 20.0 °. If the angle φ0 is 20.0 ° and the angle φ1 is 12.8 °, the angle φ1 ′ is 12.8 °. As described above, when the maximum incident angle φ0 of the light incident on the end surface of the
また、角度φ0が30°である場合は、屈折部13、14それぞれで約5°の狭角化を行うことができる。したがって、屈折部13,14においては、約10度の狭角化を行うことができる。
When the angle φ0 is 30 °, the refracting
本実施形態の偏光導光板においては、第2の出射角の角度広がりは、屈折部13、14の所定の面を通過した回数によって、狭角化の効果が異なる。
In the polarizing light guide plate of the present embodiment, the effect of narrowing the angle of the second emission angle varies depending on the number of times of passing through the predetermined surfaces of the refracting
第2の出射角度を制限する効果を十分に得るためには、図6に示した角度変換条件を満たすように、屈折部13、14の大きさおよび間隔を適切に設定する。図7に、図6に示した角度変換条件を満たす屈折部13、14の大きさおよび間隔の一例を示す。
In order to sufficiently obtain the effect of limiting the second emission angle, the size and interval of the refracting
図7には、隣接する屈折部13、14を1/4波長板11の出射面11aに垂直な方向から見た場合の状態が示されている。図7において、符号Aは、屈折部13の短辺(側面13c、13d)の長さを示し、符号Bは屈折部13の長辺(側面13e、13f)の長さを示す。符号bは、屈折部13の長辺と平行な屈折部14の辺(側面14e、14f)の長さを示し、符号aは、屈折部13の短辺と平行な屈折部14の辺(側面14c、14d)の長さを示す。符号Dは、屈折部13の側面13dを含む平面と屈折部14の側面13dを含む平面との間隔を示す。符号Pは、屈折部13の側面13eと屈折部14の側面14fとの間隔を示す。
FIG. 7 shows a state in which the adjacent refracting
第1の偏光光が角度φ0で屈折部13の側面13dに入射し、角度φ1で側面13eから出射し、その出射した第1の偏光光が、屈折部14の側面14fに入射するための条件は、以下の式(1)〜(3)で与えられる。
Conditions for the first polarized light to enter the
例えば、図8Aの左側部分に示すように、第1の偏光光が、屈折部13の側面13eから入射して、側面13cから出射する場合、上述した第2の出射角度が広がる。図8Aの右側部分に示すように、側面13eから入射した第1の偏光光が側面13fから出射されるように、屈折部13の長辺を長くすることで、そのような角度広がりを抑制することができる。
For example, as shown in the left part of FIG. 8A, when the first polarized light is incident from the
図8Bに、上記の角度広がりを抑制するための条件の一例を示す。屈折部13において、第1の偏光光は、側面13eから入射し、側面13fから出射される。第1の偏光光は、側面13e、13fのそれぞれを通過する際に屈折する。側面13eに入射する第1の偏光光の、側面13eに対する角度をφ0とする。側面13eを通過した第1の偏光光の、側面13eに対する垂線とのなす角度をθ3とする。
FIG. 8B shows an example of conditions for suppressing the above-described angular spread. In the refracting
上記の場合、屈折部13の長辺の長さBが、以下の式(4)を満たすことで、上記の角度広がりを抑制することができる。
In the above case, when the length B of the long side of the refracting
上記の角度広がりを抑制する手法として、図9Aの左側上部に示すように、屈折部14の側面14c、14dの辺部の長さを短くするとともに、屈折部13との間隔を狭める手法がある(第1の手法)。
As a method for suppressing the above-described angular spread, there is a method of shortening the lengths of the side portions of the side surfaces 14c and 14d of the refracting
また、上記の角度広がりを抑制する別の手法として、図9Aの右側上部に示すように、屈折部14の側面13c、13dの辺部の長さを長くするとともに、屈折部13の間隔を広げる手法がある(第2の手法)。
Further, as another method for suppressing the above-described angular spread, as shown in the upper right part of FIG. 9A, the
上記の第2の手法において、第1の偏光光が、屈折部14の側面14dから入射して側面14fから出射されることを抑制する。この抑制のための条件を、図9Bを参照して説明する。
In the second method, the first polarized light is prevented from entering from the
屈折部14において、第1の偏光光が、側面14dから入射して側面14cから出射される。第1の偏光光は、側面14c、14dのそれぞれを通過する際に屈折する。側面14dに入射する第1の偏光光の、側面14dの垂線に対する角度をφ1とする。側面14dを通過した第1の偏光光の、側面14dに対する角度をθ1’とする。
In the refracting
上記の場合、屈折部14の側面14e、14fの辺部の長さbが、以下の式(5)を満たすことで、角度広がりを抑制することができる。
In the above case, the angular spread can be suppressed when the length b of the
出射光量を増大するための屈折部13の大きさを、図10Aを参照して説明する。図10において、符号Bは、屈折部13の長辺の長さ(面13a、13bの長さ)を示し、符号Hは、屈折部13の厚さ(側面13c、13dの長さ)を示す。
The size of the refracting
屈折部13において、第1の偏光光が、面13aから入射して面13bにて反射され、その反射光が側面13cから出射される。第1の偏光光は、面13aおよび側面13cのそれぞれを通過する際に屈折する。面13aから入射した第1の偏光光の面13bに対する角度をθ2とし、側面13cから出射した第1の偏光光の、側面13cの垂線とのなす角度をφ1とする。この場合、屈折部13の長さBを以下の式(6)を満たすように設定することで、1/4波長板11の出射面11aからの出射光量を増大することができる。
In the refracting
屈折部13の側面13cから出射された第1の偏光光が、反射層12にて反射される。側面13cから出射された第1の偏光光の、側面13cの垂線とのなす角度をφ1とする。この場合、間隔Qを以下の式(7)を満たすように設定することで、1/4波長板11の出射面11aからの出射光量を増大することができる。
The first polarized light emitted from the
屈折部14において、第1の偏光光が、側面14dから入射して面14bにて反射され、その反射光が面14aから出射される。第1の偏光光は、面14aおよび側面14dのそれぞれを通過する際に屈折する。側面14dから入射した第1の偏光光の面14bに対する角度をθ2’とする。この場合、屈折部14の長さbを以下の式(8)を満たすように設定することで、1/4波長板11の出射面11aからの出射光量を増大することができる。
In the refracting
第1の偏光光が、反射層12にて反射され、その反射光が屈折部14の側面14dに入射する。反射層12に入射する第1の偏光光の、反射層12の面に対する角度をφ0とする。この場合、間隔qを以下の式(9)を満たすように設定することで、1/4波長板11の出射面11aからの出射光量を増大することができる。
The first polarized light is reflected by the
以下、本実施形態の偏光導光板の屈折部13、14の間隔および大きさの具体的な数値例を挙げる。
Hereinafter, specific numerical examples of the interval and size of the
(実施例1)
図12に、屈折部13、14の配置の一例を示す。図12において、上側部分は上面図、下側部分は断面図である。符号A、B、Hはそれぞれ屈折部13の長さ、幅、高さを示し、符号a、b、hはそれぞれ屈折部14の長さ、幅、高さを示す。符号Qは、屈折部13とこれに隣接する屈折部13との間隔を示す。符号Pは、屈折部13と屈折部14の間隔を示す。符号Dは、屈折部13、14の各側面のうち、光源が配置される側に位置する端面の間の長さを示す。Example 1
In FIG. 12, an example of arrangement | positioning of the
導光体10の屈折率n0は、1.50である。屈折部13の屈折率n1、n2はそれぞれ1.55、1.50である。屈折部14の屈折率n1’、n2’はそれぞれ1.45、1.50である。屈折部13、14の側面の間の長さDは10.2μmである。
The refractive index n0 of the
間隔Pは10.0μmであり、間隔Qは46.1μmである。屈折部13の幅A、長さB、高さHはそれぞれ、36.4μm、50.0μm、29.5μmである。屈折部14の幅a、長さb、高さhはそれぞれ、20.0μm、22.1μm、19.5μmである。
The interval P is 10.0 μm and the interval Q is 46.1 μm. The width A, length B, and height H of the refracting
光源から導光体10内に入射した光の、1/4波長板11の出射面11aと平行な面に対する角度は48.1°以下である。この場合、1/4波長板11の出射面11aから出射される第1の出射角の角度広がりは22.7°である。また、1/4波長板11の出射面11aから出射される第2の出射角の角度広がりを、光源から導光体10内に入射した光の角度広がりに対して7°〜18°程度せばめることができる。
The angle of light incident on the
第1の出射角は、導光体10の光源が配置される側の端面および1/4波長板11の出射面11aのそれぞれと交差(または直交)する第1の平面の面内方向において取り得る出射角度である。第2の出射角は、1/4波長板11の出射面11aと平行で、第1の平面と交差する第2の平面の面内方向において取り得る出射角度である。
The first emission angle is taken in the in-plane direction of the first plane that intersects (or is orthogonal to) the end surface of the
(実施例2)
本実施例の偏光導光板も、図12に示した配置を有する。(Example 2)
The polarizing light guide plate of this embodiment also has the arrangement shown in FIG.
導光体10の屈折率n0は、1.50である。屈折部13の屈折率n1、n2はそれぞれ1.55、1.50である。屈折部14の屈折率n1’、n2’はそれぞれ1.45、1.50である。屈折部13、14の側面の間の長さDは10.2μmである。
The refractive index n0 of the
間隔Pは10.0μmであり、間隔Qは75.1μmである。屈折部13の幅A、長さB、高さHはそれぞれ、50.0μm、67.6μm、37.0μmである。屈折部14の幅a、長さb、高さhはそれぞれ、20.0μm、22.1μm、13.3μmである。
The interval P is 10.0 μm and the interval Q is 75.1 μm. The width A, length B, and height H of the refracting
光源から導光体10内に入射した光の、1/4波長板11の出射面11aと平行な面に対する角度は48.1°以下である。
The angle of light incident on the
本実施例の偏光導光板は、上記の第1の実施例の偏光導光板に比較して、屈折部13の幅Aを大きくした分、屈折部13の光源側の端面に、第1の偏光光をより多く入射させることができる。
The polarized light guide plate of the present embodiment has a first polarized light on the light source side end face of the refracting
また、屈折部13、14の側面の間の長さD、屈折部13の長さBおよび高さH、および屈折部14の長さbおよび高さhを上記のとおりの値とすることで、1/4波長板11の出射面11aと平行な面の面内方向における角度広がりを抑制することができる。
Further, by setting the length D between the side surfaces of the refracting
本実施例の偏光導光板においも、1/4波長板11の出射面11aから出射される第1の出射角の角度広がりは22.7°である。また、1/4波長板11の出射面11aから出射される第2の出射角の角度広がりは7〜18°程度せばめることができる。
Also in the polarizing light guide plate of the present embodiment, the angular spread of the first emission angle emitted from the
(実施例3)
本実施例の偏光導光板も、図12に示した配置を有する。(Example 3)
The polarizing light guide plate of this embodiment also has the arrangement shown in FIG.
導光体10の屈折率n0は、1.50である。屈折部13の屈折率n1、n2はそれぞれ1.55、1.50である。屈折部14の屈折率n1’、n2’はそれぞれ1.45、1.50である。屈折部13、14の側面の間の長さDは16.0μmである。
The refractive index n0 of the
間隔Pは10.0μmであり、間隔Qは101.0μmである。屈折部13の幅A、長さB、高さHはそれぞれ、40.0μm、83.5μm、49.1μmである。屈折部14の幅a、長さb、高さhはそれぞれ、20.0μm、48.0μm、29.5μmである。
The interval P is 10.0 μm, and the interval Q is 101.0 μm. The width A, length B, and height H of the refracting
光源から導光体10内に入射した光の、1/4波長板11の出射面11aと平行な面に対する角度は48.1°以下である。
The angle of light incident on the
本実施例の偏光導光板においも、1/4波長板11の出射面11aから出射される第1の出射角の角度広がりは22.7°である。また、また、1/4波長板11の出射面11aから出射される第2の出射角の角度広がりを、光源から導光体10内に入射した光の角度広がりに対して7°〜18°程度せばめることができる。
Also in the polarizing light guide plate of the present embodiment, the angular spread of the first emission angle emitted from the
(実施例4)
本実施例の偏光導光板も、図12に示した配置を有する。Example 4
The polarizing light guide plate of this embodiment also has the arrangement shown in FIG.
導光体10の屈折率n0は、1.50である。屈折部13の屈折率n1、n2はそれぞれ1.60、1.50である。屈折部14の屈折率n1’、n2’はそれぞれ1.40、1.50である。屈折部13、14の側面の間の長さDは11.8μmである。
The refractive index n0 of the
間隔Pは10.0μmであり、間隔Qは74.0μmである。屈折部13の幅A、長さB、高さHはそれぞれ、36.3μm、50.0μm、32.0μmである。屈折部14の幅a、長さb、高さhはそれぞれ、20.0μm、28.5μm、18.8μmである。
The interval P is 10.0 μm, and the interval Q is 74.0 μm. The width A, length B, and height H of the refracting
光源から導光体10内に入射した光の、1/4波長板11の出射面11aと平行な面に対する角度は48.1°以下である。
The angle of light incident on the
本実施例の偏光導光板によれば、1/4波長板11の出射面11aから出射される第1の出射角の角度広がりは33.6°である。また、1/4波長板11の出射面11aから出射される第2の出射角の角度広がりを、光源から導光体10内に入射した光の角度広がりに対して12〜26°程度せばめることができる。
According to the polarizing light guide plate of the present embodiment, the angular spread of the first emission angle emitted from the
以上説明した本実施形態の偏光導光板によれば、第1の出射角の角度広がりを小さくすることができるとともに、第2の出射角の角度広がりを小さくすることができる。したがって、偏光導光板から出射される光の出射角の広がりを、エテンデューの制約に基づく光利用可能な範囲内に収めることができる。 According to the polarizing light guide plate of the present embodiment described above, the angular spread of the first emission angle can be reduced and the angular spread of the second emission angle can be reduced. Therefore, the spread of the emission angle of the light emitted from the polarizing light guide plate can be kept within the light usable range based on the etendue constraint.
また、導光体10内を伝播する光を、1/4波長板11と反射層12の間で光を循環させて利用することができるので、光利用効率を向上させることができる。
Moreover, since the light propagating in the
さらに、プリズム面を用いずに偏光変換や狭出射角化を可能としたことで、特許文献1に記載の照明装置にて生じていたような、発散光による迷光や視野角依存性の問題は生じない。
Furthermore, the problem of stray light due to diverging light and viewing angle dependency, which has occurred in the illumination device described in
なお、本実施形態の偏光導光板において、屈折部13、14は等間隔に配置されてもよい。
In the polarization light guide plate of the present embodiment, the refracting
また、導光体10の光源が配置される側の端面から離れるにしたがって(端面からの距離が長くなるにしたがって)、屈折部13、14の間隔を徐々に広くしてもよい。この場合は、屈折部13、14が等間隔に配置されたものに比較して、1/4波長板11の出射面11aの面内方向における輝度分布を均一にすることができる。
Further, as the distance from the end surface of the
図13Aに、屈折部13が等間隔に配置されたものにおける出射光の輝度分布を模式的に示し、図13Bに、端面から離れるにしたがって屈折部13の間隔を徐々に広くしたものにおける出射光の輝度分布を模式的に示す。図13A、図13Bには、偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面(光源が設けられた端面)および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面が示されており、図面に向かって右側に第1の端面(不図示)が配置されている。
FIG. 13A schematically shows the luminance distribution of the emitted light when the refracting
図13Aに示した構成(屈折部13が等間隔に配置されたもの)においては、第1の端面側に近いほど、多くの出射光100および導光光101が生成される。このため、1/4波長板11の出射面11aから出射される光の輝度は、第1の端面側に近いほど大きくなる。
In the configuration shown in FIG. 13A (with the refracting
一方、図13Bに示した構成(第1の端面から離れるにしたがって屈折部13の間隔を広くしたもの)においては、第1の端面側は、屈折部13の間隔が小さい。このため、第1の端面側では、反射層12からの反射光102(図13Aの構成では、反射光102は出射光となる。)は、屈折部13の側面に入射し、屈折部13の1/4波長板11の出射面11a側の面から出射される。この屈折部13から出射された光は、その後、導光光101となって、1/4波長板11の出射面11aと反射層12にて反射され、導光体10内を伝播する。
On the other hand, in the configuration shown in FIG. 13B (in which the interval between the refracting
屈折部13の間隔は第1の端面から離れるにしたがって大きくなっているので、屈折部13の側面(第1の端面側の側面)に入射する反射光102の量も、第1の端面から離れるにしたがって小さくなる。この結果、出射面11aから出射される光の輝度分布は、図13Aの構成よりも均一なものとなる。
Since the distance between the refracting
なお、図13Aおよび図13Bに示した構成では、屈折部13が一方向に配置されているが、屈折部14が一方向に配置されたものや、屈折部13および屈折部14が交互に一方向に配置されたものについても、上記同様の出射光の輝度分布の均一化を行うことができる。
In the configuration shown in FIGS. 13A and 13B, the refracting
また、屈折部13、14を、第1の端面から離れるにしたがって徐々に大きくすることでも、出射光の輝度分布の均一化を行うことができる。この場合、屈折部13、14の大きさは、屈折部の長さ、幅、高さのいずれか1つまたはそれらのうちの2つ以上で規定される。
Further, the luminance distribution of the emitted light can be made uniform by gradually increasing the refracting
さらに、第1の端面から離れるにしたがって屈折部13、14の間隔を徐々に広くする手法と、第1の端面から離れるにしたがって屈折部13、14を徐々に大きくする手法とを組み合わせることで、出射光の輝度分布をさらに均一なものにすることができる。
Furthermore, by combining the method of gradually widening the interval between the refracting
また、本実施形態の偏光導光板では、図3Aおよび図4Aに示したように、1/4波長板11の出射面11aから出射される光は、出射面11aの垂線に対して傾きを有する。出射面11aに垂直な方向に光を出射するために、プリズムシートを用いてもよい。
In the polarization light guide plate of this embodiment, as shown in FIGS. 3A and 4A, the light emitted from the
図14Aに、プリズムシートを用いた構成を示す。図14Aに示すように、プリズムシート15が持つ複数の頂点が、1/4波長板11の出射面11aと対向するように設けられている。
FIG. 14A shows a configuration using a prism sheet. As shown in FIG. 14A, the plurality of vertices of the
図14Bに示すように、プリズムシート15は、断面形状が三角形のプリズム面15aが2次元に配置されたものである。プリズム面15aの頂角は、出射面11aから出射される光の角度(例えば、図3Aおよび図4Aに示した出射角β)に基づいて決定される。
As shown in FIG. 14B, the
例えば、導光体10の屈折率n0が1.50であり、屈折部13の屈折率n1、n2がそれぞれ1.55、1.50であり、屈折部14の屈折率n1’、n2’がそれぞれ1.45、1.50である場合、出射角βは、67°より大きく、90°より小さい。この場合、プリズムシート15の屈折率を1.50とすると、プリズム面15aの頂角は70°である。
For example, the refractive index n0 of the
図14Bに示すように、頂角70°のプリズム面15aを有するプリズムシート15は、プリズム面15aの三角形状の一辺を形成する面に平行な面と、出射面11aとのなす角度δが、55°となるように、出射面11a上に配置される。この配置によれば、出射面11aに垂直な方向を基準として、出射角の角度広がり±12°の出射光を得ることができる。
As shown in FIG. 14B, the
また、本実施形態の偏光導光板では、1/4波長板11の出射面11aから出射される光は円偏光である。偏光導光板の出射光として、第1または第2の偏光光(具体的は、S偏光光またはP偏光光)を得るために、1/4波長板11の出射面11aから出射された光の進行方向に別の1/4波長板を配置してもよい。
In the polarization light guide plate of the present embodiment, the light emitted from the
図15に、別の1/4波長板を備える構成を示す。図15において、1/4波長板16以外は、図14Aに示したものと同じである。1/4波長板16は、プリズムシート15の、1/4波長板11側の面とは反対の面に対向するように設けられている。
FIG. 15 shows a configuration including another quarter-wave plate. In FIG. 15, except for the quarter-
図15に示した構成によれば、1/4波長板11から出射された円偏光の光は、プリズムシート15を通過後、1/4波長板16を通過する。第1の偏光光が1/4波長板11を通過するように偏光導光板を構成した場合、第2の偏光光が1/4波長板16から出射される。反対に、第2の偏光光が1/4波長板11を通過するように偏光導光板を構成した場合、第1の偏光光が1/4波長板16から出射される。このように、偏光導光板の出射光として、第1または第2の偏光光(具体的は、S偏光光またはP偏光光)を得ることができる。
According to the configuration shown in FIG. 15, the circularly polarized light emitted from the
次に、本実施形態の偏光導光板の作製方法について説明する。 Next, a method for producing the polarizing light guide plate of this embodiment will be described.
まず、屈折部13、14となる領域に凹部を有する導光体を作成する。導光体は、金型成形、切削加工等に作成することができる。
First, a light guide having a concave portion in a region to be the
次に、導光体の凹部が形成された面と反射層(反射板)の一方の面に配向膜を塗布し、配向処理を行う。次に、UV硬化型液晶モノマーを、スクリーン印刷により凹部に埋め込む。その後、導光体の凹部が形成された面と反射層の一方の面を貼り合わせる。 Next, an alignment film is applied to the surface of the light guide where the concave portion is formed and one surface of the reflective layer (reflecting plate), and an alignment process is performed. Next, a UV curable liquid crystal monomer is embedded in the recess by screen printing. Thereafter, the surface of the light guide body on which the concave portion is formed and one surface of the reflective layer are bonded together.
貼り合わせた導光体および反射層を加熱した後、冷却し、UV硬化型液晶モノマーを配向させる。最後に、UV光を照射して、配向したUV硬化型液晶モノマーを硬化させた後、1/4波長板を、導光体の反射層とは反対側の面に貼り付ける。これにより、第1の実施形態の偏光導光板を得る。 The bonded light guide and reflective layer are heated and then cooled to align the UV curable liquid crystal monomer. Finally, UV light is irradiated to cure the aligned UV curable liquid crystal monomer, and then a quarter-wave plate is attached to the surface of the light guide opposite to the reflective layer. Thereby, the polarization light guide plate of the first embodiment is obtained.
(第2の実施形態)
図16は、本発明の第2の実施形態である偏光導光板の構成を示す模式図である。(Second Embodiment)
FIG. 16 is a schematic diagram showing a configuration of a polarizing light guide plate according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態の偏光導光板では、複数の屈折部13、14が導光体10内部に設けられており、これ以外の構成は、第1の実施形態の構成と同じである。
In the polarization light guide plate of the present embodiment, a plurality of refracting
本実施形態においても、屈折部13は、n1>n2、かつ、n2=n0の屈折率条件を満たし、屈折部14は、n1’<n2’、かつ、n2’=n0の屈折率条件を満たす。
Also in this embodiment, the refracting
屈折部13、14は、1/4波長板11と対向するように、導光体10内部に周期的に配置されており、少なくとも一方向において、屈折部13、14は交互に配置されている。これら屈折部13、14の配置は、第1の実施形態で説明したとおりである。
The refracting
次に、本実施形態の偏光導光板の動作について説明する。 Next, the operation of the polarizing light guide plate of this embodiment will be described.
本実施形態の偏光導光板においても、第1の実施形態と同様、光源から導光体10の第1の端面に入射した光(非偏光光)は、その一部が1/4波長板11の出射面11aおよび反射層12の間で反射されるとともに、導光体10内を第1の端面と対向する第2の端面の方へ向かって伝播する。この伝播過程において、光の一部が屈折部13、14に入射する。
Also in the polarization light guide plate of the present embodiment, a part of the light (unpolarized light) incident on the first end surface of the
屈折部13、14は、第1の偏光光を出射面11aから出射するための出射条件と、1/4波長板11の出射面11aおよび反射層12との間で第1および第2の偏光光を導光させるための導光条件を満たすように構成されているが、互いの条件は異なる。
The refracting
まず、屈折部13の導光条件および出射条件について説明する。
First, the light guide conditions and emission conditions of the
図17Aは、第1の偏光光に対する屈折部13の出射条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面(光源が設けられた端面)および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 17A is a diagram for explaining the emission conditions of the
屈折部13において、1/4波長板11側に位置する面13aに対して、面13aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折し、面13aと対向する面13bから出射される。ここで、第1の偏光光の面13aに対する入射角度は「90°−φ0」で与えられる。第1の偏光光の面13bに対する入射角度は、「90°−θ1」で与えられる。
In the refracting
面13bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射され、再び面13bから導光体10内に入射する。ここで、反射層12で反射された第1の偏光光の、面13bに対する入射角度は、臨界角より小さい。
The 1st polarized light radiate | emitted from the
面13bから導光体10内に入射した第1の偏光光は、側面13cに到達する。面13bから入射した第1の偏光光の、側面13cに対する入射角度θ2は、臨界角より小さい。このため、側面13cに入射した第1の偏光光は、角度φ1で屈折して、導光体10の面10aに到達する。
The first polarized light entering the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面13cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the ¼
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1)が臨界角より小さい場合、円偏光の光は、出射面11aから出射角βで出射される。
When the incident angle (90 ° −φ1) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、面13aから入射して面13bから出射し、その後、面13bから入射して側面13cから出射されるという条件(出射条件)を満たす第1の偏光光は、1/4波長板11にて円偏光の光に変換された後、出射面11aから出射される。
Thus, in the refracting
また、図17Aに示すように、面13aから屈折部13内に入射し、側面13cから出射される第1の偏光光が、反射層12にて反射された後、1/4波長板11を通過して出射面11aから出射されるという条件も、出射条件として成立する。
In addition, as shown in FIG. 17A, after the first polarized light that enters the refracting
図17Bは、第1の偏光光に対する屈折部13の第1の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 17B is a diagram for explaining the first light guide condition of the refracting
屈折部13において、面13aに対して、面13aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して、面13bから出射される。面13bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射された後、導光体10の面10aに到達する。反射層12で反射された第1の偏光光の反射層12に対する角度は上記の角度φ0と同じである。
In the refracting
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、反射層12からの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、面13aから入射して面13bから出射し、反射層12にて反射された後、導光体10の面10aに到達するという第1の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
As described above, in the refracting
図17Cは、第1の偏光光に対する屈折部13の第2の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 17C is a diagram for explaining the second light guide condition of the refracting
屈折部13において、面13aに対して、面13aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して面13bから出射される。面13bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射され、再び面13bから導光体10内に入射する。
In the refracting
面13bから導光体10内に入射した第1の偏光光は、面13aに到達する。面13bから入射した第1の偏光光の、面13aに対する入射角度(θ1に同じ)は、臨界角より小さい。このため、面13aに入射した第1の偏光光は、角度φ0で屈折して、導光体10の面10aに到達する。ここで、面13aから出射した第1の偏光光の、面13aとのなす角度はφ0である。
The first polarized light entering the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面13aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、面13aから入射して面13bから出射し、その後、面13bから入射して面13aから出射されるという第2の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
図17Dは、第1の偏光光に対する屈折部13の第3の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 17D is a diagram for explaining a third light guide condition of the refracting
屈折部13において、側面13dに対して、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して、面13bから出射される。ここで、第1の偏光光の面13bに対する入射角度は、「90°−θ1」で与えられる。
In the refracting
面13bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射され、再び面13bから導光体10内に入射する。
The 1st polarized light radiate | emitted from the
面13bから導光体10内に入射した第1の偏光光は、面13aに到達する。面13bから入射した第1の偏光光の、面13aに対する入射角度(θ1に同じ)は、臨界角より小さい。このため、面13aに入射した第1の偏光光は、角度φ0で屈折して、導光体10の面10aに到達する。ここで、面13aから出射した第1の偏光光の、面13aとのなす角度はφ0である。
The first polarized light entering the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面13aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、側面13dから入射して面13bから出射し、その後、面13bから入射して面13aから出射されるという第3の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
As described above, in the refracting
図17Eは、第1の偏光光に対する屈折部13の第4の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 17E is a diagram for explaining the fourth light guide condition of the refracting
屈折部13において、側面13dに対して、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して、面13bから出射される。ここで、第1の偏光光の面13bに対する入射角度は、「90°−θ1」で与えられる。
In the refracting
面13bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射された後、導光体10の面10aに到達する。反射層12で反射された第1の偏光光の反射層12に対する角度はφ1である。
The first polarized light emitted from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、反射層12からの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ1) of circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、側面13dから入射して面13bから出射し、反射層12にて反射された後、導光体10の面10aに到達するという第4の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
As described above, in the refracting
図17Fは、第1の偏光光に対する屈折部13の第5の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 17F is a diagram for explaining the fifth light guide condition of the refracting
屈折部13において、側面13dに対して、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1で屈折して、面13bから出射される。面13bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射され、再び面13bから導光体10内に入射する。
In the refracting
面13bから導光体10内に入射した第1の偏光光は、側面13cに到達する。面13bから入射した第1の偏光光の、側面13cに対する入射角度(θ1に同じ)は、臨界角より小さい。このため、側面13cに入射した第1の偏光光は、角度φ0で屈折して、導光体10の面10aに到達する。
The first polarized light entering the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面13cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を1度通過していることになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、この出射面11aから導光体10に入射した光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部13において、側面13dから入射して面13bから出射し、その後、面13bから入射して側面13cから出射されるという第5の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
In this way, in the refracting
次に、屈折部14の導光条件および出射条件について説明する。
Next, light guide conditions and emission conditions of the refracting
図18Aは、第1の偏光光に対する屈折部14の第1の出射条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面(光源が設けられた端面)および出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 18A is a diagram for explaining the first emission condition of the refracting
屈折部14において、側面14dに、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折し、面14bから出射される。ここで、第1の偏光光の面14bに対する入射角度は、「90°−θ1’」で与えられる。
In the refracting
面14bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射され、その後、再び、面14bから屈折部14内に入射し、面14aに到達する。面14bから入射した第1の偏光光の面14aに対する入射角度θ2’は、臨界角より小さい。このため、第1の偏光光は、角度φ1’で屈折して、面14aから出射し、その後、面10aに到達する。
The first polarized light emitted from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面14aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1’)が臨界角より小さい場合は、円偏光の光は、出射面11aから出射角βで出射される。
When the incident angle (90 ° −φ1 ′) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、側面14dから入射して面14bから出射し、その後、面14bから入射して面14aから出射されるという第1の出射条件を満たす第1の偏光光は、1/4波長板11にて円偏光の光に変換された後、出射面11aから出射される。
As described above, in the refracting
また、図18Aに示すように、側面14dから屈折部14内に入射し、面14aから出射される第1の偏光光が、1/4波長板11を通過して出射面11aから出射されるという条件も、出射条件として成立する。
As shown in FIG. 18A, the first polarized light that enters the refracting
図18Bは、第1の偏光光に対する屈折部14の第2の出射条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
18B is a diagram for explaining the second emission condition of the refracting
屈折部14において、側面14dに対して、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折して、面14bから出射される。ここで、第1の偏光光の面14bに対する入射角度は、「90°−θ1’」で与えられる。
In the refracting
面14bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射された後、導光体10の面10aに到達する。反射層12で反射された第1の偏光光の反射層12に対する角度はφ1’である。
The first polarized light emitted from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、反射層12からの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1’)が臨界角より小さい場合、円偏光の光は、出射面11aから出射角βで出射される。
When the incident angle (90 ° −φ1 ′) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、側面14dから入射して面14bから出射し、その後、反射層12で反射されて面10aに到達するという第2の出射条件を満たす第1の偏光光は、1/4波長板11にて円偏光の光に変換された後、出射面11aから出射される。
As described above, in the refracting
図18Cは、第1の偏光光に対する屈折部14の第1の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 18C is a diagram for explaining the first light guide condition of the refracting
屈折部14において、側面14dに、入射角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折し、面14bから出射される。ここで、第1の偏光光の面14bに対する入射角度は、「90°−θ1’」で与えられる。
In the refracting
面14bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射され、その後、再び面14bから屈折部14内に入射する。面14bから入射した第1の偏光光は、側面14cに到達する。第1の偏光光の、側面14cに対する入射角度(θ1’に同じ)は、臨界角より小さい。このため、第1の偏光光は、側面14cから出射するとともに、角度φ0で屈折する。側面14cから出射した第1の偏光光は、導光体10の面10aに到達する。
The first polarized light emitted from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面14cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、再び1/4波長板11を通過することになるので、この出射面11aから面10aに入射した光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、側面14dから入射して面14bから出射し、その後、面14bから入射して側面14cから出射されるという第1の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
As described above, in the refracting
図18Dは、第1の偏光光に対する屈折部14の第2の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
18D is a diagram for explaining the second light guide condition of the refracting
屈折部14において、面14aに対して、面14aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折して、面14bから出射される。ここで、第1の偏光光の面14aに対する入射角度は、「90°−φ0」で与えられる。
In the refracting
面14bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射される。反射層12で反射された第1の偏光光は、再び面14bから屈折部14内に入射する。面14bから入射した第1の偏光光は、入射角度θ2’で側面14cに入射する。入射角度θ2’は、臨界角より小さい。このため、側面14cに入射した第1の偏光光は、側面14cから出射されるとともに、角度φ1’で屈折して、面10aに到達する。
The first polarized light emitted from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、側面14cからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ1’)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ1 ′) of circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、面14aから入射し、面14bにて反射され、側面14cから出射されるという第2の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
図18Eは、第1の偏光光に対する屈折部14の第3の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
18E is a diagram for explaining the third light guide condition of the refracting
屈折部14において、面14aに対して、面14aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折して、面14bから出射される。ここで、第1の偏光光の面14aに対する入射角度は、「90°−φ0」で与えられる。
In the refracting
面14bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射された後、導光体10の面10aに到達する。反射層12で反射された第1の偏光光の反射層12に対する角度はφ0である。
The first polarized light emitted from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、反射層12からの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(=90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (= 90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、面14aから入射し、面14bにて反射され、側面14cから出射されるという第2の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
図18Fは、第1の偏光光に対する屈折部14の第4の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
FIG. 18F is a diagram for explaining the fourth light guide condition of the refracting
屈折部14において、面14aに対して、面14aとのなす角度φ0で入射した第1の偏光光は、角度θ1’で屈折して、面14bから出射される。ここで、第1の偏光光の面14aに対する入射角度は、「90°−φ0」で与えられる。
In the refracting
面14bから出射された第1の偏光光は、反射層12にて反射される。反射層12で反射された第1の偏光光は、再び面14bから屈折部14内に入射する。面14bから入射した第1の偏光光は、面14aから出射され、その後、面10aに到達する。ここで、面14aから出射された第1の偏光光の面14aに対する角度はφ0である。
The first polarized light emitted from the
1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面14aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
Since the refractive index of the quarter-
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ0)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ0) of the circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、面14aから入射し、面14bにて反射され、側面14cから出射されるという第4の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
As described above, in the refracting
図18Gは、第1の偏光光に対する屈折部14の第5の導光条件を説明するための図であって、図16に示した偏光導光板の一部を、導光体10の第1の端面および1/4波長板11の出射面11aに垂直な平面で切断した断面の模式図である。
18G is a diagram for explaining the fifth light guide condition of the refracting
屈折部14において、第1の偏光光が、面14aに対して、面14aとのなす角度φで入射する。ここで、第1の偏光光の面14aに対する入射角度は、「90°−φ」で与えられる。第1の偏光光は、面14aで反射される。
In the refracting
面14aで反射された第1の偏光光は、導光体10の面10aに到達する。1/4波長板11の屈折率は、導光体10の屈折率にほぼ等しいことから、面14aからの第1の偏光光は、屈折することなく、面10aを通過して、1/4波長板11の出射面11aに到達する。面10aを通過した第1の偏光光は、1/4波長板11を一度通過することになるので、出射面11aに到達する光は円偏光の光である。
The first polarized light reflected by the
出射面11aに入射する円偏光の光の入射角度(90°−φ)は、臨界角より大きい。よって、円偏光の光は、出射面11aにて導光体10の方向へ反射される。出射面11aで反射された円偏光の光は、1/4波長板11を通過することになるので、導光体10の面10aに入射する光は、第2の偏光光である。面10aから入射した第2の偏光光は、導光体10を伝播する。
The incident angle (90 ° −φ) of circularly polarized light incident on the
このように、屈折部14において、面14aで反射されるという第5の導光条件を満たす第1の偏光光は、出射面11aからは出射されず、1/4波長板11にて第2の偏光光に変換された後、導光体10を伝播する。
Thus, in the refracting
以上説明した本実施形態の偏光導光板によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。 The same effects as those of the first embodiment can also be obtained by the polarizing light guide plate of the present embodiment described above.
また、本実施形態においても、屈折部13、14の大きさや間隔や、屈折部13、14の配置の仕方(一次元配置、二次元配置)などに関し、第1の実施形態と同様の変形を行うことができる。
Also in the present embodiment, the same modifications as those in the first embodiment are made with respect to the size and interval of the refracting
さらに、本実施形態においても、プリズムシートや別の1/4波長板などに関し、第1の実施形態と同様の変形を行うことができる。 Further, in the present embodiment, the same modification as that of the first embodiment can be performed with respect to the prism sheet, another quarter wave plate, and the like.
次に、本実施形態の偏光導光板の作製手順について説明する。 Next, the manufacturing procedure of the polarizing light guide plate of this embodiment will be described.
第1の実施形態の偏光導光板の作製手順の、凹部の形成工程を変更することで、本実施形態の偏光導光板を作製することができる。具体的には、第1の導光体の表面の、屈折部13、14となる領域に、凹部を形成し、UV硬化型液晶モノマーを、スクリーン印刷により凹部に埋め込む。そして、第1の導光体の凹部が形成された面と第2の導光体の一方の面とを貼り合わせる。他の工程は、第1の実施形態の場合と同じである。
The polarizing light guide plate of this embodiment can be manufactured by changing the step of forming the recess in the procedure for manufacturing the polarizing light guide plate of the first embodiment. Specifically, a recess is formed in a region of the surface of the first light guide that becomes the refracting
以上説明した各実施形態の偏光導光板は、本発明の一例であり、その構成は、適宜に変更することができる。例えば、第2の実施形態の偏光導光板において、図19に示すように、偏光導光板を光源が設けられる端面および1/4波長板11の出射面のそれぞれと直交する平面で切断した場合の、導光体10の断面形状がくさび型であってもよい。このくさび型の導光体10は、光源側が厚くなっており、光源側の端面から離れるにしたがって徐々に薄くなるように構成されている。この構成によれば、1/4波長板11の出射面と反射層12の間で反射されて導光体10を伝播する光の、屈折部13、14への入射角度を変化させることができる。これにより、図16に示した構造に比較して、屈折部13、14の出射条件を満たす光を効率良く得ることができる。
The polarizing light guide plate of each embodiment described above is an example of the present invention, and the configuration thereof can be changed as appropriate. For example, in the polarization light guide plate of the second embodiment, as shown in FIG. 19, the polarization light guide plate is cut at a plane orthogonal to each of the end surface where the light source is provided and the exit surface of the
上記のくさび型の導光体は、第1の実施形態の偏光導光板にも適用することができる。この場合は、屈折部13、14は、1/4波長板11の出射面に対して傾きを有するが、屈折部13、14のそれぞれの傾きは同じである。したがって、この場合の1/4波長板11の出射面から出射される光の角度広がりは、第1の実施形態で説明した場合と同じである。
The wedge-shaped light guide described above can also be applied to the polarizing light guide plate of the first embodiment. In this case, the
(照明装置)
次に、本発明の偏光導光板を備える照明装置について説明する。(Lighting device)
Next, an illuminating device provided with the polarizing light-guide plate of this invention is demonstrated.
図20に、本発明の偏光導光板を備える照明装置の断面構造の一例を示す。 FIG. 20 shows an example of a cross-sectional structure of an illumination device including the polarizing light guide plate of the present invention.
図20に示す照明装置は、図15に示した偏光導光板と、光源20とからなる。この照明装置は、携帯電話機等の液晶表示装置や液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置の照明装置として用いることができる。 The illumination device shown in FIG. 20 includes the polarization light guide plate shown in FIG. This illuminating device can be used as an illuminating device for a liquid crystal display device such as a mobile phone or a projection display device represented by a liquid crystal projector.
光源20は、例えば発光ダイオード(LED)や半導体レーザー(LD)のような半導体光源、あるいは固体光源と呼ばれる光源であって、導光体10の端面10bと対向するように設けられている。光源20からの光を導光体10内に効率良く入射させることができるのであれば、光源20は、端面10bに対してどのように配置されてもよい。例えば、光源20の発光部が端面10bと近接して配置されてもよく、また、発光部と端面10bの間に、発光部からの光を端面10bに入射させるための光学部材(プリズムやレンズ)を配置してもよい。
The light source 20 is a semiconductor light source such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD), or a light source called a solid light source, and is provided so as to face the
光源20から出射した光(非偏光光)は、端面10bから導光体10内に入射する。光源20から導光体10の端面10bに入射した光(非偏光光)は、1/4波長板11の出射面11aおよび反射層12の間で反射されるとともに、導光体10内を端面10bと対向する端面10cの方へ向かって伝播する。この伝播過程において、光の一部が屈折部13、14に入射する。
Light (non-polarized light) emitted from the light source 20 enters the
屈折部13、14において、出射条件を満たす第1の偏光光のみが1/4波長板11を通過して出射面11aから出射される。この出射面11aからの出射光は、円偏光の光である。
In the refracting
出射面11aから出射した円偏光の光は、プリズムシート15および1/4波長板16を通過する。プリズムシート15によって、出射面11aからの出射光は、出射面11aに略垂直な方向に揃えられる。1/4波長板16によって、プリズムシート15を通過した円偏光の光が第2の偏光光に変換される。
The circularly polarized light emitted from the
本照明装置によれば、屈折部13、14によって出射光の角度広がり(出射角)を、エテンデューの制約に基づく光利用可能な範囲内に収めることができる。よって、本照明装置を投射型表示装置に適用した場合において、特許文献1に記載の照明装置にて生じていたような発散光による迷光の問題は生じない。
According to this illuminating device, the refracting
加えて、出射角の角度広がりを小さくすることができるので、本照明装置を携帯電話機等の液晶表示装置に適用した場合において、特許文献1に記載の照明装置にて生じていたような視野角依存性の問題は生じない。
In addition, since the angular spread of the emission angle can be reduced, the viewing angle that occurs in the illumination device described in
なお、本照明装置において、偏光導光板は図20に示した構成に限定されない。偏光導光板は、第1および第2の実施形態で説明した偏光導光板やその変形例のいずれのものであってもよい。 In the present illumination device, the polarizing light guide plate is not limited to the configuration shown in FIG. The polarization light guide plate may be any of the polarization light guide plate described in the first and second embodiments and its modification.
また、複数の光源20が、端面10bに対して設けられてもよい。
Moreover, the some light source 20 may be provided with respect to the
さらに、端面10b、10cの両方に、少なくとも1個の光源20が設けられても良い。 Furthermore, at least one light source 20 may be provided on both of the end faces 10b and 10c.
光源20が端面10b、10cの両方に設けられた構成において、くさび型の導光体10を適用する場合、中央部(端面10bと端面10cの間の中間位置)の厚さが最も薄く、端面10b、10c側へいくほど厚さが徐々に増大するように、導光体10を形成してもよい。
In the configuration in which the light source 20 is provided on both of the end faces 10b and 10c, when the wedge-shaped
加えて、上記の構成において、端面10b、10cと中央部の間において、端面10b、10cから離れるにしたがって、屈折部13、14の間隔を徐々に広くしたり、屈折部13、14を徐々に大きくしたりしてもよい。
In addition, in the above configuration, the distance between the refracting
(投射型表示装置)
以上説明した本発明の偏光導光板を備える照明装置は、液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置に適用することができる。(Projection type display device)
The illumination device including the polarization light guide plate of the present invention described above can be applied to a projection display device typified by a liquid crystal projector.
図21は、本発明の偏光導光板を備える照明装置を用いた投射型表示装置の構成を示す模式図である。図21を参照すると、投射型表示装置は、照明装置300〜302、表示素子である液晶素子303〜305、クロスダイクロイックミラー306および投射光学系307を有する。 FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection display device using an illumination device including the polarization light guide plate of the present invention. Referring to FIG. 21, the projection display device includes illumination devices 300 to 302, liquid crystal elements 303 to 305 that are display elements, a cross dichroic mirror 306, and a projection optical system 307.
照明装置300〜302はいずれも、前述した照明装置(2枚の1/4波長板を備えるもの)によって構成される。照明装置300の光源として、青色LEDが用いられる。照明装置301の光源として、緑色LEDが用いられる。照明装置302の光源として、赤色LEDが用いられる。
All of illuminating devices 300 to 302 are configured by the above-described illuminating device (having two quarter-wave plates). A blue LED is used as the light source of the illumination device 300. A green LED is used as the light source of the
なお、照明装置300〜302の偏光導光板として、1枚の1/4波長板を備えるものを使用した場合は、照明装置300の出射面と液晶素子303との間、照明装置301の出射面と液晶素子304との間、および照明装置302の出射面と液晶素子305との間に、それぞれ別の1/4波長板が設けられる。
In addition, when what has one quarter wavelength plate is used as a polarization light-guide plate of the illuminating devices 300-302, between the output surface of the illuminating device 300 and the liquid crystal element 303, the output surface of the illuminating
照明装置300から出射された青色の光は、液晶素子303に照射される。液晶素子303は、不図示の液晶駆動回路によって駆動され、外部から供給された映像信号に基づく青色用の画像を形成する。 The blue light emitted from the illumination device 300 is applied to the liquid crystal element 303. The liquid crystal element 303 is driven by a liquid crystal driving circuit (not shown) and forms a blue image based on a video signal supplied from the outside.
照明装置301から出射された緑色の光は、液晶素子304に照射される。液晶素子304は、不図示の液晶駆動回路によって駆動され、外部から供給された映像信号に基づく緑色用の画像を形成する。
Green light emitted from the
照明装置302から出射された赤色の光は、液晶素子305に照射される。液晶素子305は、不図示の液晶駆動回路によって駆動され、外部から供給された映像信号に基づく赤色用の画像を形成する。
The red light emitted from the illumination device 302 is applied to the
液晶素子303〜305によって形成された各色の画像光は、クロスダイクロイックミラー306を介して投射光学系307に入射する。投射光学系307は、液晶素子303〜305によって形成された各色の画像を不図示のスクリーン(またはスクリーンに代わる部材)上に投射する。 The image light of each color formed by the liquid crystal elements 303 to 305 enters the projection optical system 307 via the cross dichroic mirror 306. The projection optical system 307 projects each color image formed by the liquid crystal elements 303 to 305 onto a screen (or a member replacing the screen) (not shown).
別の投射型表示装置は、本発明の偏光導光板の端面に、赤色、緑色および青色の各色の光源を備える照明装置を用いる。この場合、赤色、緑色および青色の所定の偏光(P偏光またはS偏光)の光(白色光に対応する)が照明装置から出射される。この照明装置からの出射光が表示素子(例えば液晶素子)に照射される。表示素子は、外部からの映像信号に基づく赤色、緑色および青色の画像を時分割で表示する。この時分割表示に同期して光源の発光タイミングを制御する。表示素子に形成された各色の画像が投射光学系によって投射される。 Another projection display device uses an illuminating device including light sources of red, green, and blue colors on the end face of the polarizing light guide plate of the present invention. In this case, light (corresponding to white light) of predetermined polarized light (P-polarized light or S-polarized light) of red, green, and blue is emitted from the illumination device. Light emitted from the illumination device is irradiated onto a display element (for example, a liquid crystal element). The display element displays red, green, and blue images based on an external video signal in a time division manner. The light emission timing of the light source is controlled in synchronization with the time division display. Each color image formed on the display element is projected by the projection optical system.
本発明の偏光導光板およびそれを備える照明装置は、上述した投射型表示装置の他、液晶ディスプレイのバックライトとして用いることができる。 The polarizing light guide plate of the present invention and the illumination device including the same can be used as a backlight of a liquid crystal display in addition to the above-described projection display device.
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成および動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various modifications that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and operation of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
この出願は、2010年3月26日に出願された日本出願特願2010−072945を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2010-072945 for which it applied on March 26, 2010, and takes in those the indications of all here.
Claims (28)
前記導光体の一方の面に形成された1/4波長板と、
前記導光体の前記一方の面と対向する他方の面に設けられた反射層と、
第1の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率より大きく、かつ、偏光状態が前記第1の偏光と異なる第2の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率と同じである複数の第1の屈折部と、
前記第1の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率より小さく、かつ、前記第2の偏光に対する屈折率が前記導光体の屈折率と同じである複数の第2の屈折部と、を有し、
前記複数の第1および第2の屈折部は、前記一方の面と対向するように、前記導光体内に設けられており、少なくとも、前記端面に垂直な方向と交差する第1の方向に、該第1の屈折部と該第2の屈折部が交互に配置されている、偏光導光板。A light guide through which light incident from the end face propagates,
A quarter wave plate formed on one surface of the light guide;
A reflective layer provided on the other surface facing the one surface of the light guide;
A plurality of refractive indexes with respect to a first polarized light that is larger than a refractive index of the light guide, and a refractive index with respect to a second polarized light having a polarization state different from the first polarized light is the same as the refractive index of the light guide. A first refracting portion of
A plurality of second refracting sections having a refractive index with respect to the first polarized light smaller than a refractive index of the light guide and a refractive index with respect to the second polarized light being the same as the refractive index of the light guide; Have
The plurality of first and second refracting portions are provided in the light guide so as to face the one surface, and at least in a first direction intersecting a direction perpendicular to the end surface, A polarization light guide plate in which the first refracting portions and the second refracting portions are alternately arranged.
前記プリズムシートは、前記1/4波長板の、前記導光体側とは反対の側の面に対向するように配置されている、請求項1から23のいずれか1項に記載の偏光導光板。A prism sheet in which a plurality of prism portions having a triangular cross-sectional shape are formed on a plane;
The polarizing light guide plate according to any one of claims 1 to 23, wherein the prism sheet is disposed so as to face a surface of the quarter wavelength plate opposite to the light guide side. .
前記偏光導光板の端面に設けられた少なくとも1つの光源と、を有する照明装置。The polarizing light guide plate according to any one of claims 1 to 25;
And at least one light source provided on an end face of the polarizing light guide plate.
前記照明装置から出射された光が照射される表示素子と、
前記表示素子によって形成された画像を投射する投射光学系と、を有する、投射型表示装置。An illumination device according to claim 26;
A display element irradiated with light emitted from the illumination device;
A projection optical system that projects an image formed by the display element.
前記赤色の照明装置から出射された赤色の光が照射される第1の表示素子と、
前記緑色の照明装置から出射された緑色の光が照射される第2の表示素子と、
前記青色の照明装置から出射された青色の光が照射される第3の表示素子と、
前記第1乃至第3の表示素子で表示される各色の画像を投射する投射光学系と、を有する、投射型表示装置。A lighting device of each color of red, green, and blue, comprising the lighting device according to claim 26;
A first display element irradiated with red light emitted from the red illumination device;
A second display element irradiated with green light emitted from the green illumination device;
A third display element irradiated with blue light emitted from the blue illumination device;
A projection optical system that projects an image of each color displayed on the first to third display elements.
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