KR100474524B1 - 투사형표시장치용광학소자 - Google Patents

투사형표시장치용광학소자 Download PDF

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KR100474524B1
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아키타카 야지마
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

각각 플레이트 형상의 제 1 투광성부재(321)와 제 2 투광성부재(322)를 준비한다. 제 1 투광성부재(321)는, 거의 평행한 제 1 및 제 2 표면(막형성면)을 갖는다. 제 1 막형성면 상부에는 편광분리막(331)을 형성한다. 또한, 제 2 막형성면 상에는 반사막(332)을 형성한다. 제 2 투광성부재(322)의 표면에는 이들 막이 형성되지 않는다. 그리고, 복수의 제 1 투광성부재(321)와 복수의 제 2 투광성부재(322)를 교대로 부착한다. 그리고 부착된 투광성부재를, 표면과 소정의 각도로 절단하고, 그 절단면을 연마하는 것에 의해서, 편광 빔 스프리터 어레이(320)를 형성한다.

Description

투사형표시장치용 광학소자
본 발명은 투사형표시장치용 광학소자 및 광학소자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
랜덤한 편광방향을 갖는 광을, 하나의 편광방향을 갖는 광으로 변환하는 광학소자(편광변환소자)로서는, 특개평 7-2949O6호 공보에 기재된 것이 알려져 있다. 도 1(A)은 이러한 광학소자의 평면도이고, 도 1(B)은 그 사시도이다. 상기 광학 소자는, 편광분리막(36)을 갖는 선형 편광 빔 스프리터(30)와, 반사막(46)을 갖는 선형 프리즘(40)과를 교대로 부착한 편광 빔 스프리터 어레이(22)를 구비하고 있다. 또한, 편광 빔 스프리터 어레이(22)의 출사면의 일부에는, λ/2 위상차 플레이트(24)가 선택적으로 설치되고 있다.
선형의 편광 빔 스프리터(30)는, 2개의 직각 프리즘(32,34)과, 그들 직각 프리즘(32,34)의 사면인 경계면에 형성된 편광분리막(36)을 갖고 있다. 상기 편광 빔 스프리터(30)를 제조하는 경우에는, 일방향의 직각 프리즘의 사면 상에 편광분리막(36)을 형성한 후에, 2개의 직각 프리즘(32,34)을 광학접착제로 접착한다.
선형 프리즘(40)은, 2개의 직각 프리즘(42,44)과, 그들 직각 프리즘(42,44)의 사면인 경계면에 형성된 반사막(46)을 갖고 있다. 상기 프리즘(40)을 제조하는 경우에는, 일방향의 직각 프리즘의 사면 상에 반사막(46)을 형성한 후에, 2개의 직각 프리즘(42,44)을 광학접착제로 접착한다. 반사막(46)은, 알루미늄막 등의 금속막으로 형성된다.
이렇게 준비된 복수의 선형 편광 빔 스프리터(30)와, 복수의 선형프리즘(40)을 광학접착제로 교대로 부착시킨 것에 의해서, 편광 빔 스프리터 어레이(22)가 작성된다. 그리고 λ/2 위상차 플레이트(24)가 편광 빔 스프리터(30)의 출사면에 선택적으로 부착된다.
광입사면에서는 S 편광성분과 P 편광성분을 포함하는 입사광이 입사된다. 또한 편광분리막(36)에 의해서 S 편광과 P 편광으로 분리된다. S 편광은 편광분리막(36)에 의해서 거의 수직으로 반사되고, 반사막(46)에 의해서 더욱 더 수직으로 반사되며 프리즘(40)으로부터 출사된다. 한편, P 편광은 편광분리막(36)을 그대로 투과하고, λ/2 위상차 플레이트(24)에 의해서 S 편광으로 변환되어 출사된다. 따라서, 그 광학소자로 입사된 랜덤한 편광방향을 갖는 광속은 완전히 S 편광광속으로 되어서 출사된다.
도 1에 도시된 종래의 광학소자에서는, 4개의 직각 프리즘(32,34,42,44)이 각각 광학접착제로 부착되어 있다. 따라서, S 편광이나 P 편광은, 광학소자에 입사되면서부터 출사되기까지의 사이에, 프리즘의 경계에 형성되어 있는 광학접작체층을 여러단계로 통과하지 않으면 안된다. 광학접착제층은 광을 어느 정도 흡수하기때문에 광학접착제층을 통과할 때에 광의 강도가 저하된다. 그 결과, 광의 이용 효율이 상당히 저하되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 광학소자의 광 이용 효율을 증대시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 광학소자를 제조하는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 교대로 견고하게 각각 배열된 복수개의 제 1 투과성부재 및 복수개의 제 2투과성부재로 구성된 광학소자를 제공한다. 상기 복수개의 제 1 투과성부재 각각은 제 1 입사면과 상기 제 1 입사면에 평행한 제 1 출사면과, 상기 제 1 입사면 및 상기 제 1 출사면과 소정의 각도를 갖도록 형성된 거의 평행한 제 1 및 제 2 막 형성면을 갖는다. 편광분리막은 제 1 막형성면 상부에 형성되고, 반사막은 제 2 막형성면 상부에 형성된다. 상기 복수개의 제 2 투과성부재 각각은 제 2 입사면과 상기 제 2 입사면에 평행한 제 2 투사면을 갖는다. 상기 복수개의 제 2 투과성부재는 상기 복수의 제 1 투광성부재와 교대로 부착되고, 제 2 광입사면과, 상기 제 2 광입사면에 거의 평행한 광출사면을 갖고, 상기 제 1 투광성부재의 견고함을 위하여 상기 제 1 및 제 2 막형성면에 상기 편광분리 막과 반사막이 십자로 형성되고, 상기 복수의 제 1 투광성부재의 상기 광입사면 및 광출사면과 각각 동일 평면에 형성시킨 제 2 광입사면 및 제 2 광출사면을 각각 갖는다.
상기 광학소자는, 상기 제 1 투과성부재의 상기 입사면을 통해서 입사된 광내, 편광분리막에서 반사되는 편광성분이, 광학접착제의 층을 통과없이 반사막에서 반사되고, 그 후, 편광 빔 스프리터에서 출사된다. 따라서 상기 편광성분이 광학접착제의 층을 통과하는 횟수를 저감시키는 것이 가능하기 때문에, 광의 이용 효율을 높이는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반사막은 유전체 다층막으로 형성된다. 유전체 다층막으로 형성된 반사막은, 알루미늄막이나 금속제의 반사막에 비교해서 특정의 직선 편광성분의 반사율을 높이는 것이 가능하다. 따라서, 광의 이용 효율을 보다 일층 높이는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 광학소자는, 제 1 투사면 및 제 2 투사면에 대응해서 편광방향변환수단을 설치하고 있다. 제 1 투과성부재의 출사면부분과 제 2 투과성부재의 출사면 부분에서는, 상이한 편광방향의 직선 편광성분이 출사된다. 따라서, 상기에서 어느 쪽이든 일측으로 편광방향변환수단을 설정하는 것에 의해서, 광학소자로부터 출사되는 광속을 전부 1개의 직선편광성분으로 변환하는 것이 가능하다.
상기 광학소자는 제 2 입사면에 대응해서 설치된 차광수단을 더 포함한다. 만약, 제 2 투광성부재의 광입사면으로부터 광이 입사되면, 이 광은, 반사막에서 반사된 후에, 편광분리막에서 S 편광과 P 편광으로 분리되는 사이에, 수회 광학접착제층을 통과한다. 여기서, 제 2 투광성부재의 광입사면에 대응해서 차광수단을 설치하는 것에 의해서 상기와 같은 광을 차광하면, 광학소자에 입사된 광이 광학접착제층을 수회 통과하는 것을 방지 가능하다.
상기 광학소자는, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 사이에 접착제층을 각각 갖고 있고, 상기 편광분리막과 상기 반사막의 간격이 상기 광학소자를 통해서 거의 동일하게 되도록, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제층의 두께의 내에서 적어도 일부가 설정되고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 편광분리막과 반사막의 사이의 간격이 같게 되기 때문에, 광학소자 내에 있어서 막의 위치정도가 향상되고, 광의 이용 효율이 향상된다.
또한, 상기 제 2 투광성부재의 두께가, 상기 제 1 투과성부재의 두께보다도 작게 설정되고 있는 것이 바람직하다. 상기 제 2 투과성부재의 두께는 제 1 투과성부재의 두께의 80%에서 90%의 범위가 좋다. 예를 들면, 상기 제 1 투과성부재의 두께는, 상기 제 1 투과성부재의 두께에 상기 접착제층의 두께의 2배를 가산한 값에 거의 같게 하도록 하면 좋다.
또, 상기 광학소자는 상기 광학소자의 광입사면측에 배열된 복수의 작은 렌즈를 사용하고, 상기 광학소자 내의 복수의 상기 편광분리막의 상호간격이, 상기 복수의 작은 렌즈 피치와 거의 대응하도록 설정하고 있다. 이것에 의하면, 편광분리막과 반사막 사이의 간격을 같게 해서 광학소자에 있어서 광의 이용 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
다른 실시예로서, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재 사이의 간격에 접착제층을 각각 두고, 상기 복수의 편광분리막의 상호 간격이 상기 복수의 작은 렌즈의 렌즈광 축의 피치와 거의 대응하도록, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제층의 두께내에 적어도 일부가 설정된다. 이것에 의하면, 복수의 작은 렌즈에서 출사되는 복수의 광속이, 각각 대응하는 편광분리막에 입사하도록 구성하는 것이 가능하기 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다.
또 다른 실시예로서, 상기 복수의 작은 렌즈는 복수의 상이한 렌즈 광축 피치를 갖고 있고, 상기 복수의 편광분리막의 상호 간격은, 상기 복수의 상이한 렌즈 광 축 피치와 거의 대응하도록, 상기 제 1 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제 층의 두께내에 적어도 일부가 설정되고 있다. 이에 의하면, 렌즈 광축의 피치가 상이한 경우에도, 각 작은 렌즈에서부터 출사되는 광속이 각각 대응하는 편광분리막에 입사하도록 구성하는 것이 가능하기 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다.
또한, 광학소자는, 상기 광학소자의 광입사면 측에 배열된 복수의 작은 렌즈를 사용한다. 이 경우, 상기 복수의 편광분리막의 상호 간격이 상기 복수의 작은 렌즈에서부터 출사되는 복수의 광속 피치와 거의 대응하도록 설정하고 있는 것이 바람직하다. 상기 작은 렌즈에서부터 출사되는 광속 피치는 반드시 렌즈 광 축의 피치와 일치하는 것으로 한정하는 것은 아니다. 이 경우에도, 작은 렌즈에서부터 출사되는 광속이 각각 대응하는 편광분리막에 입사하도록 구성하는 것이 가능하기때문에 광의 이용 효율이 향상된다.
상기 제 1 및 제 2 투광성부재 사이의 간격에 접착제층을 두고, 상기 복수의 편광분리막의 상호 간격이 상기 복수의 작은 렌즈에서부터 출사되는 복수의 광속피치와 거의 대응하도록, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제층의 두께와의 내에 적어도 일부가 설정된다.
본 발명의 실시예에 따른 제조방법은, (a) 거의 평행한 제 1 및 제 2 표면을 갖는 복수개의 제 1 투광성부재와, 거의 평행한 표면을 갖는 복수개의 제 2 투광성부재를 준비하는 공정과; (b) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 1 표면 상에 편광분리막을 형성하는 공정과; (c) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 2 표면 상에 반사막을 형성하는 공정과; (d) 상기 편광분리막 및 반사막이 형성된 복수의 상기 제 1 투광성부재와 상기 복수의 제 2 투광성부재를 각각 교대로 부착하는 공정과; (e)상기 교대로 부착된 투광성부재를, 상기 제 1 및 제 2 표면에 대해서 소정의 각도로 절단해서 거의 평행한 광입사면과 광출사면을 갖는 광학소자 블록을 생성하는 공정으로 이루어진다.
본 발명의 제조방법은 (f) 상기 광학소자 블록은 상기 광입사면과 상기 광출사면을 연마하는 공정을 더 포함한다.
본 발명의 제조방법 상기 (d) 공정은, 복수의 상기 제 1 투광성부재와 복수의 상기 제 2 투광성부재를 광경화성접착제층을 통해서 교대로 적층하고, 광 조사에 의해서 상기 적층된 제 1 및 제 2 투광성부재를 부착시키는 공정을 포함한다. 이에 의하면, 부착된 투광성부재에 광을 조사하는 것에 의해서 광학접착제를 경화시키는 것이 가능하기 때문에 광학소자의 제조가 용이하다.
본 발명의 제조방법 상기 (d)공정은, (1) 하나의 상기 제 1 투광성부재와, 하나의 상기 제 2 투광성부재와의 사이에 광경화성접착층을 통해서 포개는 것에 의해서 적층체를 형성하는 공정과, (2) 상기 적층체에 광을 조사하는 것에 의해서 상기 광경화성접착층을 경화시키는 공정과, (3) 상기 적층체에, 상기 광경화성접착층을 통해서 상기 제 1 투광성부재와 상기 제 2투광성부재를 교대로 포개가고, 이때, 하나의 부재를 포갤 때에 상기 적층체에 광을 조사하는 것에 의해서 상기 광경화성 접착층을 경화시키는 공정을 포함한다. 이에 의하면, 하나의 투광성부재를 포갤 때에 접착제를 경화시키기 때문에, 각 투광성부재끼리의 위치 관계를 정도 좋게 설정하는 것이 가능하다.
본 발명의 제조방법 상기 (d)공정은, (1) 하나의 상기 제 1 투광성부재와, 하나의 상기 제 2 투광성부재와의 사이에 광경화성접착층을 통해서 포개는 것에 의해서 적층체를 형성하는 공정과, (2) 단위 적층체를 제조하기 위하여 상기 적층체에 광을 조사해서 상기 광경화성접착층을 경화시키는 공정과, (3) 상기 공정(1) 및 공정(2)에서 작성된 복수의 단위 적층체를, 상기 광경화성접착제층을 통해서 교대로 포개가고, 이때, 하나의 단위적층체를 포갤 때에 광을 조사하는 것에 의해서 상기 광경화성접착층을 경화시키는 공정을 포함한다. 이 방법에 의해서도, 하나의 적층체를 포갤 때에 접착제를 경화시키기 때문에, 접촉하는 투광성부재끼리의 위치관계를 정도 좋게 설정하는 것이 가능하다.
상기 광의 조사는, 상기 투광성부재의 표면과 평행하지 않는 방향에서 행하는 것이 바람직히다. 이에 의하면, 광이 접착제에 효율 좋게 조사시키기 때문에, 접착제의 경화시간을 단축하는 것이 가능하도록 광학소자의 제조 스루풋을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 투사형표시장치에 있어서, 상기 광학소자와, 상기 광학소자로부터 출사광을 한 종류의 편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단에서 출사광을 인가되는 영상신호에 기초해서 변조하는 변조수단과, 상기 변조수단에 의하여 변조된 광속을 스크린상에 투사하는 투사광학계를 구비한다. 이 발명에 의하면, 광의 이용 효율의 높은 광학소자를 이용하고 있기 때문에 투사면 상에 투사된 영상을 밝게 하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 광학소자는, 광입사면과; 상기 광입사면과 거의 평행한 광출사면과; 상기 입사면 및 상기 출사면과 소정의 각도를 갖도록 형성된 편광분리막과; 상기 편광분리막과 거의 평행하게 형성된 반사막으로 구성된 복수개의 편광분리수단을 포함한다. 상기 복수개의 편광 분리 수단은 매트릭스 형으로 구성되고, 상기 편광분리막과 상기 반사막이 유전체 다층막으로 형성된다. 상기 광경화접착제의 경화를 위한 광은 상기 유전체 다층막을 통해서 전달된다. 상기 접착제의 경화를 위한 광은 상기 유전체 다층막 구조의 상기 편광분리막 및 상기 반사막을 통해서 상기 경화제층에 조사될 것이고, 이것으로 광학소자의 제조 공정이 간단해질 것이다. 또한, 유전체 다층막 구조의 상기 반사막은 특정 직선편광성분의 높은 반사율을 갖게 된다. 이것으로 광이용 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광출사면은, 제 1 출사면과 제 2 출사면을 포함한다. 상기 제 1 출사면은, 편광분리막을 투과한 P 편광 광속 또는 S 편광 광속이 하나를 선택적으로 출사하고, 상기 제 2 출사면은 상기 편광분리막에서 반사된 다른 하나의 S 편광 광속 또는 P 편광 광속을 출사한다. 상기 광학소자는 상기 제 1 출사면 또는 상기 제 2 출사면에 대응하는 λ/2 위상차 플레이트를 더 포함한다. 따라서 직선 편광만이 상기 광학소자로부터 출사된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 투사 표시장치는 S 편광성분과 P 편광성분을 포함하는 광속을 출사하는 광원부와; 상기 광원부에서 광을 S 편광 또는 P 편광의 내 어느쪽이든 일측의 편광방향을 갖는 광속으로서 출사하는 광학소자와; 상기 광학소자에서부터의 출사광을 인가되는 영상신호에 기초해서 변조하는 변조수단과; 상기 변조수단에 의하여 변조된 광속을 스크린상에 투사하는 투사광학계를 구비한다.
이상 설명된 본 발명의 목적과 그 외의 다른 목적, 기능, 작용 및 효과 등은 첨부된 도면과 구체화된 실시예에 의해서 보다 상세하게 설명될 것이다.
A. 제 1 실시예:
도 2(A), 도 2(B), 도 3(A), 도 3(B)는 본 발명의 제 1 실시예인 편광 빔 스프리터 어레이를 제조하는 주요한 공정을 도시하는 공정 단면도이다.
도 2(A)의 공정에서는, 각각 플레이트형의 복수의 제 1 투광성부재(321)와 복수의 제 2 투광성부재(322)가 준비된다. 제 1 투광성부재(321)의 거의 평행한 2개의 표면(막 형성면)의 내에, 일측의 표면 상에는 편광분리막(331)이 형성되고 있다. 또한, 타측의 표면 상에는 반사막(332)이 형성되고 있다. 제 2 투광성부재(322)의 표면상에는 어떤 막도 형성되고 있지 않다.
제 1 및 제 2 투광성부재(321,322)로서는 유리 플레이트가 이용된다. 물론, 유리 이외의 투광성 플레이트형 재료를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 제 1 및 제 2 투광성부재의 일측을 타측과는 다른 색을 갖는 재료를 이용하도록 하여도 좋다. 이것에 의해서, 편광 빔 스프리터 어레이로서 완성된 후에, 2개의 부재의 구별을 쉽게 하는 잇점이 있다. 예를 들면 일측의 부재를 무색 투명한 유리 플레이트로 형성하고, 타측을 청색으로 투명한 유리 플레이트로 형성하도록 하여도 좋다. 또, 유리 플레이트로서는 깨끗한 유리 플레이트나 플로트(float) 유리가 바람직하고, 특히, 깨끗한 유리 플레이트가 적합하다.
편광분리막(331)은 S 편광과 P 편광의 어느쪽이든 일측을 선택적으로 투과시키고, 타측은 선택적으로 반사되는 성질을 갖는 막이다. 통상은, 이러한 성질을 갖는 유전체 다층막을 적층하는 것에 의해서 편광분리막(331)이 형성된다.
반사막(332)은 유전체 다층막을 적층하는 것에 의해서 형성된다. 물론, 반사막(332)을 구성하는 유전체 다층막은 편광분리막(331)을 구성하는 것과는 다른 조성 및 구성을 갖고 있다. 반사막(332)으로서는, 편광분리막(331)으로 반사된 직선편광성분(S 편광 또는 P 편광) 만을 선택적으로 반사하고, 다른 직선 편광성분은 반사하지 않도록 유전체 다층막이 구성되는 것이 바람직하다.
반사막(332)은 알루미늄을 증착하는 것에 의해서 형성하도록 하여도 좋다. 유전체 다층막으로 반사막(332)을 형성한 경우에는, 특정의 직선 편광성분(예를 들면 S 편광)을 약 98% 정도의 반사율로 반사하는 것이 가능하고, 한편 알루미늄막에서는, 반사율은 높은 92% 정도이다. 따라서, 유전체 다층막으로 반사막(332)을 형성하도록 하면, 편광 빔 스프리터 어레이에서 출사되는 광량을 높이는 것이 가능하다. 더구나, 유전체 다층막은, 알루미늄막보다도 광의 흡수가 작기 때문에, 발열도 작은 잇점도 있다. 또, 특정 직선 편광성분의 반사율을 향상시키는 것에는, 반사막(332)을 구성하는 유전체 다층막(통상은 2종류의 막이 교대로 적층된 구조이다)을 구성하는 각각의 막의 두께, 혹은 막의 재료를 최적화하면 좋다.
도 2(B)의 공정에서는, 제 1 및 제 2의 투광성부재(321,322)가 광학접착제에 의해서 교대로 부착된다. 그 결과, 광학접착제층(325)이 편광분리막(331)과 제 2 투광성부재(322)와의 사이에, 및 반사막(322)과 제 2 투광성부재(322)와의 사이에 각각 형성된다. 또, 도 2 및 도 3에서는, 도면의 도시를 편의하게 하기 위해서, 각층(331,332,325)의 두께가 과장되어 있다. 또한, 부착된 유리의 갯수에 대해서도 생략되고 있다.
도 3(A)의 공정에서는, 부착된 투광성부재(321,332)의 표면에 거의 수직인 방향으로 자외선을 조사하는 것에 의해서 광학접착제층(325)을 경화시킨다. 자외선은 유전체 다층막을 통과한다. 본 실시예에서는, 편광분리막(331)과 반사막(332)이 각각 유전체 다층막으로 형성되고 있다. 따라서 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 투광성부제(321,322)의 표면에 거의 수직인 방향으로 자외선을 조사하는 것에 의해서 복수의 광학접착제층(325)을 동시에 경화시키는 것이 가능하다.
한편, 반사막(332)을 알루미늄의 증착으로 형성한 경우에, 자외선이 알루미늄막에서 반사되어 버린다. 따라서, 이 경우에는, 도 3(A)에 파선으로 도시한 바와같이, 자외선을 투광성부재(321,322)의 표면에 거의 평행한 방향에서 조사한다. 이때, 자외선을 입사하는 측과 반사측의 부분에서는, 자외선에 의한 광학접착제층(325)의 조사효율이 저하된다. 따라서, 광학접착제층(325)이 경화하기까지는 비교적 긴 시간이 필요하게 된다. 한편, 반사막(332)을 유전체 다층막에 형성하도록 하면, 투광성부재(321,322)의 표면에 평행이 되지 않는 방향으로 자외선을 조사시키므로서, 비교적 단시간에 효율 좋은 광학접착제층(325)을 경화시키는 것이 가능하다.
도 3(B)의 공정에서는, 상기와 같이 교대로 접착된 복수의 투광성부재(321,322)를 그 표면과 소정의 각도(θ)가 되는 절단면(도면 중, 파선으로 도시)에 거의 평행하게 절단하는 것에 의해서, 광학소자 블록이 나온다. θ값은, 약 45도로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 나온 광학소자 블록의 표면을 연마하는 것에 의해서 편광 빔 스프리터 어레이를 얻는 것이 가능하다.
도 4는, 이렇게 제조된 편광 빔 스프리터 어레이(320)를 도시하는 사시도이다. 도시된 바와 같이 편광 빔 스프리터 어레이(320)는, 각각 단면이 평행사변형의 형상의 제 1 및 제2 투광성부재(321,322)가, 교대로 부착된 형상을 가지고 있다.
도 5(A)는, 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 출사면의 일부에, λ/2 위상차 플레이트(321)를 선택적으로 설치된 편광변환소자를 도시하는 평면단면도이다. 또한, 도 5(B)는, 비교예의 편광변환소자를 도시하는 평면단면도이다. 실시예의 편광변환소자는, 제 2 투광성부재(322)의 표면부분에, λ/2 위상차 플레이트(381)을 부착한다. 상기 λ/2 위상차 플레이트(381)는 편광방향 변환수단이다.
도(B)에 도시된 비교예의 구성은, 도 5(A)의 실시예의 구성에 있어서, 편광 분리막(331)과, 그것에 인접하는 광학접착제층(325)과의 위치관계가 역전하고 있는점이 다르다. 비교예의 편광 빔 스프리터 어레이(320a)를 제조하는 경우에는 우선, 제 1 투광성부재(321)의 표면상에 반사막(322)을 형성하고, 한편, 제 2 투광성부재(322)의 표면상에 편광분리막(331)을 형성한다. 그리고 그들의 투광성부재(321,322)를 광학접착제층(325)으로 교대로 부착한다.
도 5(A)에 도시된 실시예의 편광변환소자의 입사면에서는, S 편광성분과 P 편광성분과를 포함하는 랜덤한 편광방향을 갖는 입사광이 입사된다. 상기 입사광은 우선, 편광분리막(331)에 의해서 S 편광과 P 편광으로 분리된다. S 편광은 편광분리막(331)에 의해서 거의 수직으로 반사되고, 반사막(332)에 의해서 결국 반사되어서 출사면(326)으로부터 출사된다. 한편 P 편광은 편광분리막(331)을 그대로 투과해서, λ/2 위상차 플레이트(381)에 의해서 S 편광으로 변환되어 출사된다. 따라서 편광변환소자에서는, S 편광만이 선택적으로 출사된다.
또, λ/2 위상차 플레이트(381)를, 제 1 투광성부재(321)의 출사면 부분에 선택적으로 설치하도록 하면, 편광변환소자에서 P 편광만을 선택적으로 출사하는 것이 가능하다.
도 5(A)에 도시된 실시예의 편광 빔 스프리터 어레이(320)에서는 편광분리막(331)을 투과하는 P 편광은, 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 입사면에서 출사면까지의 사이에 광학접착제층(325)을 1회 통과한다. 이것은 도 5(B)에 도시한 비교예의 편광 빔 스프리터 어레이(32Oa)에 있어서도 동일하다.
또한, 실시예의 편광 빔 스프리터 어레이(320)에서는, 편광분리막(331)으로 반사되는 S 편광은, 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 입사면에서 출사면까지의 사이에 광학접착제층(325)을 1회도 통과하지 않는다. 이것에 대해서, 비교예의 편광 빔 스프리터 어레이(32Oa)에서는 S 편광은, 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 입사면에서 출사면까지의 사이에 광학접착제층(325)을 2회 통과한다. 광학접착제층(325)은 거의 투명하지만, 어느 정도의 광을 흡수하는 성질을 가지고 있다. 따라서, 광학접착제층(325)을 통과할 때에, 광량은 감소한다. 또한, 광학접착제층(325)을 통과하는 경우에는 편광방향이 약간 변하는 가능성도 있다. 실시예의 편광 빔 스프리터 어레이에서는 S 편광이 광학접착제층(325)을 통과하는 회수가 비교예에 비교해서 작기 때문에 광의 이용 효율이 보다 높다.
여기서, 비교예의 편광 빔 스프리터 어레이(32Oa)도, 도 1에 도시된 종래의 편광 빔 스프리터 어레이(22)에 비교하면 광학접착제층이 작기 때문에, 광의 이용효율은 비교적 높다. 도 5(A)에 도시된 실시예에서는 상기 비교예보다도 더욱 더 광의 이용효율이 높다.
도 10은, 실시예의 편광 빔 스프리터 어레이(320)를 더욱 더 확대해서 상세하게 도시하는 단면도이다. 편광분리막(331)과 반사막(332)의 두께는 수마이크로미터(㎛)이고, 투광성부재(321,322)의 두께(t321,t322)와, 광학접착제층(325)의 두께(tad1,tad2)에 비교해서 무시 가능하다. 여기서 도 10에서는 편광분리막(331)을 1개의 파선으로 표시하고, 반사막(332)을 1개의 실선으로 표시하고 있다. 또 전술된 바와 같이, 편광분리막(331)과 반사막(332)은, 제 1 투광성부재(321)의 양면에 형성되고 있다. 광학접착제층(325)의 두께(tad1,tad2)는, 층의 위치에 대응해서 다른 값으로 설정되어도 된다. 본 실시예에서, 상기 값(tad1,tad2)은 상기 편광 빔 스프리터 어레이(320)를 통해서 같은 값으로 설정되고 있다. 이하의 설명에서는 광학접착제층(325)의 두께(tad1,tad2)가 동일 값(tad)으로 설정되고 있는 것으로 가정한다.
도 10의 하부에 도시되고 있는 바와 같이, 제 2 투광성 부재(322)의 두께(t322)는, 제 1 투광성부재(321)의 두께(t321)에서 광학접착제층(325)의 두께(tad)의 2배를 감산한 값과 같다. 이 관계는, 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 광출사면(326)이나 광입사면(327)에 따른 방향으로 측정한 경우의 두께(L321,L322,Lad)에 대해서도 동일하다. 예를 들면, 제 1 투광성부재(321)의 두께(t321)를 3.17mm로 하였다. 이 경우, 광학접착제층(325)의 두께(tad)는 통상적 0.01 ∼ 0.3mm의 범위 내에 있기 때문에, 제 2 투광성부재(322)의 두께(t322)는 3.15∼ 2.57mm의 범위로 된다. 상기 예에서와 같이, 제 2 투광성부재(322)의 두께(t322)는, 제 1 투광성부재(321)의 두께(t321)의 약 80% ∼ 90%로 하는 것이 바람직하다. 구체적인 실시예로서는 t321 = 3.17mm, tad = 0.O6mm, t322 = 3.O5mm로 설정하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 2종류의 투광성부재(321,322)의 두께를 미리 조정해 두고 그것에 의해서, 부착된 후의 편광분리막(331)과 반사막(332)과의 사이의 간격을, 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 전체에 따라서 거의 균일하게 하는 것이 가능하다.
또, 실제는 투광성부재(321,322)의 두께(t321,t322)나, 광학접착제층(325)의 두께(tad)에 제조오차가 발생하는 경우가 있다.
도 11은, 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 광입사면 측에, 복수의 작은 렌즈(집광렌즈)(311)이 매트릭스형으로 배열된 집광 렌즈 어레이(310)를 설치한 상태를 도시하는 단면도이다. 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 광입사면에는, 편광분리막(331)으로 입사되어 유효한 편광 광으로 변환되는 광이 입사하는 유효 입사영역(EA)[편광분리막(331)에 대응하는 광의 입사면]이 교대로 배열되고 있다. 이 유효 입사영역(EA) 및 무효입사영역(UA)의 X 방향의 크기(WP)는, 집광렌즈(311)의 X방향의 크기(WL)의 1/2과 같다. 또한, 집광렌즈(311)의 중심(렌즈광 축)(311c)은, 유효 입사영역(EA)의 X 방향의 중심과 같게 되도록 배열되고 있다. 유효입사영역(EA)은, 편광분리막(331)을, 편광 빔 스프리터(320)의 광입사면에 투영된 영역에 상당한다. 따라서, 편광분리막(331)의 X 방향의 피치는, 집광렌즈(311)의 렌즈 광 축(311c)의 X 방향의 피치와 같게 설정되고 있다.
또, 도 11의 우단의 집광렌즈(31)에는, 대응하는 편광분리막(331)이나 반사막(332)가 형성되고 있지 않다. 이것은, 단부의 집광렌즈(311)를 통과하는 광량이 비교적 작기 때문으로, 이들의 막을 설계하지 않아도 광의 이용효율에 그다지 영향이 없기 때문이다.
도 12(a) - 도 12(c)는 편광분리막(331)의 피치를, 집광렌즈(311)의 렌즈 광축(311c)의 피치와는 다른 값으로 설정하고, 또한, 2개의 편광 빔 스프리터어레이(320')를 시스템 광 축(L)을 중심으로 해서, 편광분리막(331), 반사막(332)이 정면으로 마주하도록 대향 배치시킨 경우를 도시하는 설명도이다. 또 도면에서는 시스템 광 축의 좌측 부분이 생략되고 있다.
도 12의 중간에는, 집광 렌즈 어레이(310)의 각 렌즈(La~Ld)로 집광되는 편광 빔 스프리터 어레이(320')의 입사면을 조사하는 광의 광량분포가 도시되고 있다. 일반적으로, 시스템 광 축[편광 빔 스프리터 어레이(320')의 중심]에 최대로 가까운 렌즈(La)로 집광되는 광의 광강도(Ia)가 최대 강하게 되고, 광 축에서 먼 렌즈로 집광된 광이 약하게 된다. 도 12에서는 4번째 렌즈(Ld)에서 집광된 광의 광강도(Id)가 최대로 약하게 된다. 또한, 각 렌즈에서 집광된 광의 광량 분포는, 특정 렌즈 위치[도 12에서는 3번째 렌즈(Lc)의 위치]를 경계로, 광축에 가까운 렌즈 중심에 대해서 광 축 집합의 분포로 되고, 광축에서 먼 광 축 반대 집합의 분포로 된다. 도 12에서는 렌즈(Lc)에서 집광된 광의 광량분포(Pc)가 거의 렌즈 중심에 분포하고, 렌즈(Lb, La)와 광 축에 가까운 정도 그 광량분포(Pb, Pa)가 차례로 시스템 광 축 집함의 분포로 되고 있다. 또한, 렌즈(Ld)에서 집광된 광의 광량 분포(Pb)가 시스템 광 축의 반대 집합으로 되고 있다. 이러한 경우에 편광 빔 스프리터 어레이(320')의 유효 입사영역(EA)의 중심을 일률적으로 렌즈 광 축 중심과 일치시키면, 상기와 같은 광량 분포의 어긋남에 기인하는 광의 손실을 발생한다. 특히, 광원 광 축 부근에 있어서, 렌즈 어레이에서 출사되는 광의 광량 분포와 유효 입사영역(EA)과에 의하면 큰 광이 손실된다. 그래서, 집광렌즈 어레이(310)에서 출사되는 광의 분포에 맞춰서, 즉 집광 렌즈 어레이(310)에서 출사되는 광의 분포에 맞춰서, 즉 집광 렌즈 어레이(310)에서 출사되는 광의 광량 분포의 피크 간격에 따라서 편광 빔 스프리터 어레이(320')의 각 유효 입사영역(EA)의 중심을 배열하도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 편광분리막(331)의 간격이, 광량 분포의 피크의 간격에 일치하도록, 투광성부재(321, 322)의 두께(t321, t322)와 광학접착제층(325)의 두께(tad)(도 10)를 조정하는 것이 바람직하다.
또, 렌즈 어레이(310)에서 집광되는 광을 보다 유효하게 이용하기 위해서는, 광 축에 가까운 렌즈로 집광되는 광 정도보다 유효하게 이용 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 광원 광 축 부근의 광량이 크고, 또한 광원 광 축 부근의 렌즈(La)에서 출사되는 광의 분포(Pa)가 렌즈의 중심 광 축보다도 광원 광 축 측에 기울어져 있기 때문에, 편광 빔 스프리터 어레이(320')의 최대 광원 광 축 측에 가까운 유효 입사영역(EA1)의 중심을 광의 분포(Pa)의 피크 위치에 거의 맞춰지도록 하는 것이 바람직하다.
도 12(a)-도 12(c)에 도시된 구성은, 집광 렌즈 어레이(310)의 각 집광렌즈(311)에서 출사되는 광의 광강도나 광량분포에, 유효 입사영역(EA1∼EA4)와 무효 입사영역(UA1-UA4)의 폭[즉, 편광분리막(311)의 간격]을 대응시킨 것이다. 즉, 편광 빔 스프리터 어레이(320')의 유효 입사영역(EA)(도 12(c) 중 EA1∼EA4) 및 무효 입사영역(UA)(도 12(c) 중 UA1∼UA4)의 X축 방향의 폭(Wp')는, 집광 렌즈 어레이(310)의 각 렌즈(La∼Ld)의 X 방향의 폭(WL)의 1/2보다도 크다.
도 12(a)~도 12(c)의 예에서는, 3번째 렌즈(Lc)의 중심과, 그것에 대응하는 유효 입사영역(EA3)의 중심과를 같도록 하기 위하여, 편광 빔 스프리터 어레이(320')가 배치되고 있다. 통상, 각 무효입사영역(UA)의 폭은, 유효입사영역(EA)의 폭(Wp')와 같기 때문에, 좌측의 2개의 유효입사영역(EA2, EA1)은 각 렌즈(Lb, La)의 중심에 대해서 차례로 시스템 광 축 집합으로 된다. 또한, 맨 우측 유효입사영역(EA4)는 렌즈(Ld)의 중심에 대해서 시스템 광 축의 반대 집합으로 된다. 그 결과, 각 유효입사영역(EA1∼EA4)이, 집광렌즈 어레이(310)에서 출사되는 광의 광량분포의 피크위치와 거의 일치한다. 특히, 광 축에 가까운 소정의 수의 렌즈, 예를 들면 2∼3개의 렌즈는, 광강도가 강하기 때문에, 이것의 렌즈로 집광되는 광의 광량분포와, 그것에 대응하는 유효입사영역이 거의 일치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 하는 것으로, 보다 광의 이용 효율을 높이는 것이 가능하다. 또, 유효입사영역(EA)의 폭을 렌즈의 폭의 1/2에 대해서 어느 정도 크게 하는 것이나, 또는 어느 렌즈에 대해서 유효입사영역을 기준으로 배열하는 것인가는, 렌즈 어레이의 수나, 각 렌즈에 대응하는 광량분포의 관계에서 실험적으로 용이하게 구해진다. 또한, 유효입사영역이나 무효입사영역의 폭은, 렌즈의 폭의 1/2보다 크게 하는 것으로 한정할 필요는 없다. 그것은 편광 빔 스프리터 어레이(320')의 광의 입사면을 조사하는 실험의 광량분포에 의해서 결정된다.
상술한 도 11 및 도 12(a)∼도 12(c)의 예에서는, 집광 렌즈 어레이(310)의 각 작은 렌즈(311)가 같은 크기를 갖고 있는 것으로 가정하였지만, 작은 렌즈의 크기가 위치에 의해서 다른 경우도 있다. 도 13은 크기가 다른 복수종류의 작은 렌즈를 갖는 집광 렌즈 어레이(310')를 도시하는 평면도 및 그 B-B선 단면도이다. 도 13(A)에 있어서, 파선의 호는 광원에서부터 광량이 비교적 큰 영역을 도시하고 있다.
상기 집광 렌즈 어레이(310')는, 비교적 큰 크기의 제 1의 작은 렌즈(312)가 시스템 광 축(L)의 주위에 매트릭스형으로 배열되고, 또한 비교적 작은 크기의 제2 의 작은 렌즈(313)의 집광 렌즈 어레이(310')의 단부 부근에 대략 매트릭스형으로 배열되고 있다. 이러한 집광 렌즈 어레이(310')에 대해서, 상술한 도 11과 동일한 구성으로 효과를 달성하는 경우에는, 편광 빔 스프리터 어레이의 각 유효 입사영역의 중심(즉, 편광분리막의 피치)가, 각각 대응하는 작은 렌즈(312, 313)의 피치에 일치하도록, 투광성부재(321, 322)의 두께(t321, t322)와 광학접착제층(325)의 두께(tad)(도 10)의 적어도 일부가 조정된다. 혹은, 상술한 도 12(a)∼도 12(c)와 동일한 구성과 효과를 달성하는 경우에는, 편광 빔 스프리터 어레이의 각 유효입사영역의 중심(즉, 편광분리막의 피치)가, 각각 대응하는 작은 렌즈(312, 313)에서부터 출사되는 광속의 광량분포의 피치에 일치하도록, 투광성부재(321, 322)의 두께(t321, t322)와 광학접착제층(325)의 두께(tad)의 적어도 일부가 조정된다.
B. 제 2 실시예:
도 14 내지 도 19는, 제 2 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이의 제조방법을 도시하는 설명도이다. 제 2 실시예에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 수평 테이블(402)과, 수평 테이블(402)의 위에 세워서 설치되는 수직벽(404)을 이용한다.
제 2 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 동일하게, 도 2(A)에 도시하는 제 2 투광성부재(321)(막이 형성된 유리 플레이트)와, 제 2 투광성부재(322)(막이 형성되지 않은 유리 플레이트)가 준비된다. 또한, 도 14에 도시하는 더미(dummy) 유리플레이트(324)도 준비된다. 상기 더미 유리 플레이트(324)는, 편광 분리막이나 반사막이 형성되고 있지 않은 편평한 유리 플레이트이다. 더미 유리 플레이트(324)는, 편광 빔 스프리터의 단부에 설치된다. 그리고 상기 더미 유리 플레이트(324)의 두께는 제 1 또는 제 2 투광성부재(321, 322)의 두께와는 다른 값으로 설정하는 것이 가능하다.
도 14의 상태는, 우선, 더미 유리 플레이트(324)를 수평 테이블(402)의 상부에 설치하고, 그 상부 표면에 광경화성 접착제를 도포하고, 그 상부에 제 1 투광성부재(321)가 포개진다. 그렇게 해서, 더미 유리 플레이트(324)와 제 1 투광성부재(321)가 접착제층을 통해서 포개지면, 접착제층에 포함된 기포를 몰아내고, 더욱이 접착제층의 두께를 균일하게 한다. 이 상태에서, 더미 유리 플레이트(324)와 제 1 투광성부재(321)와는, 표면장력에 의하여 흡착된 상태가 된다. 그리고 도 14에 도시한 바와 같이 더미 유리 플레이트(324)와 제 1 투광성부태(321)의 측면을 수직벽(404)에 당접된다. 또, 이때, 당접하는 측벽과 수직 측면에서는 더미 유리 플레이트(324)와 제 1 투광성부재(321)를 소정의 오프셋 거리량(△H)만큼 겹치지 않도록 하고 있다. 도 15에서는, 제 1 투광성부재(321)의 상측으로 자외선[도면 중(UV)로 기재한다]을 조사해서 접착제를 경화시킨다. 이렇게 해서 접착된 플레이트 부재를 제 1 적층체라고 호칭한다. 또, 자외선은, 투광성부재(321)의 표면과 평행하지 않은 방향으로 조사하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 접착제층을 자외선으로 효율 좋게 조사하는 것이 가능하고, 접착제의 경화시간을 단축하는 것이 가능하며, 광학소자의 제조 스루풋트(throughput)을 향상시키는 것이 가능하다.
제 1 적층체의 상면에 접착제를 도포하고, 제 2 의 투광성부재(322)를 포갠다(도 16). 이때, 접착제층을 통해서 제 1 및 제 2 투광성부재(321, 322)를 적층하도록 하면, 접착제층에 포함된 기포를 몰아내고, 동시에, 접착제층의 두께를 균일하게 한다. 또한, 제 1 의 투광성부재(321)와 제 2 투광성부재(322)를 소정의 오프셋 거리량(△H)만큼 겹치지 않도록 하고 있다. 도 17에서는 제 2 투광성부재(321)의 상측에서 자외선을 조사해서 접착제를 경화시킨다. 이렇게 해서 제 2 적층체가 얻어진다.
그 다음은, 동일하게 해서, 접착제층을 통해서 하나의 투광성부재를 적층할 때에, 자외선을 조사하는 것에 의해서, 상기 접착제층을 경화시키고, 도 18에 도시하는 적층체가 얻어진다. 도 19는, 이렇게 해서 얻어진 적층체를 절단한 상태를 도시하고 있다. 적층체는 도 18에 있어서, 수직벽(404)에 당접된 측면을 하향으로 한 상태로 절단 테이블(410)의 상부에 설치되고 있다. 그리고 평행한 절단선(328a, 328b)에 따라서 절단된다. 그 다음, 절단면을 편평하게 연마하는 것에 의해서, 도 4에 도시된 제 1 실시예의 편광 빔 스프리터 어레이가 동일한 소자가 얻어진다. 단, 제 2 실시예에서 작성되는 편광 빔 스프리터 어레이는, 단부에 더미 유리 플레이트(324)가 설치되고 있다.
제 2 실시예에서는, 접착제층을 통해서 하나의 투광성부재를 적층할 때에 자외선을 조사하는 것에 의해서, 그 접착제층을 경화시키도록 하기 때문에, 투광성부재끼리의 위치관계를 정도 좋게 결정하는 것이 가능하다. 또한, 자외선의 조사에서는 1층의 접착제층만을 경화시키기 때문에 경화를 확실하게 행하는 것이 가능하다. 또한, 제 1 실시예의 편광 빔 스프리터 어레이를 제 2 실시예의 조립방법으로 조립하는 것도 가능하다.
또, 제 2 실시예와 동일한 공정에 의해서, 하나의 제 1 투광성부재(321)와, 하나의 제 2 투광성부재(322)를 부착하는 것에 의해서 얻어진 단위 적층체를 미리 복수 작성해 두고, 이들 단위 적층체를 순차 적층하도록 하여도 좋다. 즉, 접착제층을 통해서 1개의 단위 적층체를 적층하고, 접착제층의 기포를 몰아내며, 그 후, 자외선을 조사해서 접착제층을 경화시키도록 하여도 좋다. 이러한 공정에 의해서도, 상기와 거의 동일한 효과가 얻어진다.
또, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예의 어느 것에 있어서도, 투광성부재(321,322)의 두께의 정도는 각각의 표면을 연마하는 경우에 조절하는 것이 가능하다. 또한 접착제층의 두께는 접착제의 도포량이나, 기포의 몰아냄 공정의 경우 압력을 부재 표면에 걸쳐서 균일하게 하는 것에 의하여 균일하게 하는 것이 가능하다.
C. 편광조명장치 및 영상표시장치:
도 6은, 상술한 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이를 갖는 편광조명장치(1)의 요부를 평면적으로 본 개략 구성도이다. 상기 편광조명장치(1)는 광원부(10)와, 편광발생장치(20)와를 구비하고 있다. 상기 광원부(10)는 S 편광성분과 P 편광성분을 포함하는 랜덤한 편광방향의 광속을 출사한다. 광원부(10)에서 출사된 광속은 편광발생장치(20)에 의해서 편광방향이 거의 일치한 한 종류의 직선편광으로 변환되어서 조명영역(90)을 조명한다.
광원부(10)은 광원 램프(101)과, 파라볼릭 리플렉터(parabolic reflector :102)을 구비하고 있다. 광원 램프(101)에서 방사된 광은, 파라볼릭 리플렉터(102)에 의해서 일방향으로 반사되고, 거의 평행한 광속으로 되어서 편광발생장치(20)에 입사한다. 광원부(10)의 광원 광축(R)은 시스템 광축(L)에 대해서 일정 거리(D)만큼 X방향으로 평행하게 시프트된 상태이다. 여기서, 시스템 광축(L)은 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 광축이다. 이러한 광원광축(R)을 시프트시킨 이유에 대해서는 후술한다.
편광발생장치(20)은 제 1 의 광학소자(200)과, 제 2 의 광학소자(300)를 구비하고 있다. 도 7은 제 1 광학소자(200)의 외관을 도시하는 사시도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 의 광학소자(200)은 구형상의 윤곽을 갖는 미소한 광속 분할 렌즈(201)가 종횡으로 복수 배열된 구성을 갖고 있다. 제 1 광학소자(200)는, 광원 광축(R)(도 6)이 제 1 광학소자(200)의 중심에 일치하도록 배치되고 있다. 각 광속 분할 렌즈(201)을 Z방향으로 본 외형 형태는, 조명영역(90)의 형상과 닮은 형이 되도록 설정되고 있다. 본 실시예에서는, X방향으로 긴 조명영역(90)을 가정하고 있기 때문에, 광속분할렌즈(201)의 XY평면상에 있어서 외형 형상도 길게 된다.
도 6의 제 2 광학소자(300)은, 집광렌즈 어레이(310)과, 편광 빔 스프리터 어레이(320)과, 선택위상차플레이트(380)과, 출사측 렌즈(390)를 구비하고 있다. 선택 위상차 플레이트(380)는 도 5에서 설명한 바와 같이, λ/2 위상차플레이트(381)가 제 2 투광성부재(322)의 출사면 부분에서만 형성되고 있고, 제 1 투광성부재(321)의 출사면 부분은 무색 투명으로 되고 있는 프레이트 형이다. 또한, 도 6에 도시한 편광 빔 스프리터 어레이에서는 도 4에 도시한 구조 내에서, 양단의 돌출된 부분을 절단해서 대략 직방체 형상으로 하고 있다.
집광 렌즈 어레이(310)은, 도 7에 도시하는 제 1 광학소자(200)와 거의 동일한 구성을 갖고 있다. 즉, 집광 렌즈 어레이(310)은 제 1 광학소자(200)를 구성하는 광속 분할 렌즈(201)와 같은 수의 집광 렌즈(311)를 매트릭스 형상으로 복수 배열된 것이다. 집광 렌즈 어레이(310)의 중심도 광속 광축(R)과 일치하도록 배치되고 있다.
상기 광원부(10)은, 랜덤한 편광 방향을 갖는 거의 형팽한 백색의 광속을 출사한다. 광원부(10)에서 출사되어서 제 1 광학소자(200)로 입사된 광속은, 각각의 광속 분할 렌즈(201)에 의해서 중간 광속(202)로 분할된다. 중간광속(202)는, 광속분할렌즈(201)과 집광렌즈(311)의 집광 작용에 의해서, 시스템 광축(L)과 수직인 평면내(도 6에서는 XY평면)으로 집중된다. 중간광속(202)가 집중된 위치에서는, 광속 분할 렌즈(201)의 수와 동일한 수의 광원상이 형성된다. 또, 광원상이 형성되는 위치는, 편광 빔 스프리터 어레이(320) 내의 편광 분리막(331)의 근방이다. 광원 광 축(R)이 시스템 광축(L)에서부터 벗어나고 있는 것은, 광원상을 편광 분리막(331)의 위치로 결상되고 있기 때문이다. 이 벗어난 량(D)는, 편광분리 막(331)의 X방향의 축(Wp)(도 6)의 1/2으로 설정되고 있다. 상술한 바와 같이, 광원부(10)와, 제 1 광학소자(200)와, 집광 렌즈 어레이(310)의 중심은, 광원 광축(R)과 일치하고 있고, 시스템 광축(L)에서 D = Wp/2만큼 벗어나고 있다. 한편 도 6에서 이해 가능한 바와 같이, 중간 광속(202)를 분리하는 편광분리막(331)의 중심도, 시스템 광축(L)에서 Wp/2만큼 벗어나고 있다. 따라서, 광원광축(R)을, 시스템 광축(L)에서 Wp/2만큼 벗어나는 것에 의해서, 편광 분리막(331)의 거의 중앙에 있어서 광원램프(101)의 광원상을 결상시키는 것이 가능하다.
편광 빔 스프리터 어레이(320)에 입사된 광속은, 상술한 도 5(A)에도 도시한 바와 같이, 모두 S편광으로 변환된다. 편광 빔 스프리터 어레이(320)에 출사된 광속은, 출사측 렌즈(390)에 의해서 조명영역(90)을 조명한다. 조명영역(90)은, 다수의 광속분할렌즈(201)에서 분할된 다수의 광속으로 조명되고 있기 때문에, 조명영역(90)의 전체를 고르게 조명하는 것이 가능하다.
또, 제 1 광학소자(200)에 입사하는 광속의 평행성이 끝까지 좋은 경우에는, 제 2 광학소자(300)에서 집광 렌즈 어레이(310)을 생략하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 도 6에 도시된 편광조명장치(1)은, 랜덤한 편광 방향을 갖는 백색의 광속을 특정 편광방향의 광속(S편광 또는 P 편광)으로 변환하는 편광 발생부로서의 기능과, 상기와 같은 다수의 편광 광속으로 조명영역(90)을 고르게 조명하는 기능을 갖고 있다. 상기 편광조명장치(1)는, 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이(320)를 사용하고 있기 때문에, 종래보다도 광의 이용 효율이 높은 효과가 있다.
도 8은, 도 6에 도시한 편광 조명장치(1)를 구비한 투사형 표시장치(800)의 요부를 도시하는 개략 구성도이다. 상기 투사형 표시장치(800)은, 편광조명장치(1)와, 다이크로닉 미러(dichroic mirror : 801, 804)와, 리플렉팅미러(reflecting mirrors : 802, 807, 809)와, 릴레이 렌즈(806, 808, 810)과, 3개의 액정 패널(803, 805, 811), 크로스 다이크로닉 프리즘(813) 및 투사 렌즈(814)를 구비하고 있다.
다이크로닉 미러(801, 804)는, 백색 광속을 적, 청, 녹의 3색의 색광으로 분리하는 색광분리수단으로서의 기능을 갖는다. 3개의 액정 패널(803, 805, 811)은,부여된 영상정보(영상신호)에 따라서, 3색의 색광을 각각 변조해서 영상을 형성하는 광변조수단으로서 기능을 갖는다. 크로스 다이크로닉 프리즘(813)은, 3색의 색광을 합성해서 칼라 영상을 형성하는 색광합성수단으로서의 기능을 갖는다. 투사렌즈(814)는, 합성된 칼라 영상을 표시하는 광 스크린(815) 상에 투사하는 투사광학계로서의 기능을 갖는다.
청색광, 녹색광 반사 다이크로닉 미러(801)는, 편광조명장치(1)에서 출사된 백색광속의 적색 광성분을 투과시킴과 동시에, 청색 광성분과 녹색광성분을 반사한다. 투과된 적색광은, 반사 미러(802)에서 반사되어, 적색광용 액정 패널(803)에 도달한다. 한편, 제 1 의 다이크로닉 미러(801)에서 반사된 청색광과 녹색광 내에서, 녹색광은 녹색광 반사 다이크로닉 미러(804)에 의해서 반사되고, 녹색광용 액정 패널(805)에 도달한다. 또한 청색광은, 제 2 다이크로닉 미러(804)도 투과한다.
본 실시예에서는, 청색광의 광 경로 길이가 3개 광색 내에서 최대로 길게 된다. 그래서 청색광에 대해서는, 다이크로닉 미러(804)의 후에, 입사렌즈(806)와, 릴레이 렌즈(808)와, 출사렌즈(810)를 포함하는 릴레이 렌즈계에서 구성된 광가이드수단(850)이 설치되고 있다. 즉, 청색광은, 녹색광 반사 다이크로닉 미러(804)를 투과한 후에, 즉, 입사렌즈(806) 및 반사 미러(807)을 경과해서, 릴레이렌즈(808)에 인도된다. 따라서, 반사 미러(809)에 의해서 반사되어서 출사렌즈(810)에 인도되고, 청색용 액정 패널(811)에 도달한다. 또, 3개의 액정패널(803, 805,811)은 도 6에 있어서 조명영역(90)에 상당한다.
3개의 액정 패널(803, 805, 811)은, 도시되지 않은 외부의 제어회로에서 부여된 영상신호(영상정보)에 따라서, 각각 색광을 변조하고, 각각의 색성분의 영상정보를 포함하는 광색을 발생한다. 변조된 3개의 광색은, 크로스 다이크로닉 프리즘(813)에 입사된다. 크로스 다이크로닉 프리즘(813)에는, 적색광을 반사하는 유전체 다층막과, 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 십자형상으로 형성되고 있다. 이들 유전체 다층막에 의해서 3개의 광색이 합성되고, 칼라 영상을 표시하는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사광학계인 투사렌즈(814)에 의해서 스크린(815)상에 투사되어, 영상이 확대되어서 표시된다.
상기 투사형 표시장치(800)에서는, 광변조수단으로서 특정의 편광방향의 광속(S 편광 또는 P 편광)을 변조하는 형의 액정 패널(803, 805, 811)이 이용되고 있다. 이들 액정 패널에는, 입사측과 출사측에 각각 편광 플레이트(도시하지 않음)가 부착되고 있는 것이 보통이다. 따라서 랜덤한 편광방향을 갖는 광속으로 액정패널을 조사하면, 그 광속의 반은, 액정 패널의 편광 플레이트에서 흡수되어 열로 변환되어 버린다. 그 결과, 광의 이용 효율이 저하되고, 또한 편광 플레이트가 발열한다는 문제점이 발생한다. 그러나, 도 8에 도시한 투사형 표시장치(800)에서는, 편광조명장치(1)에 의해서, 액정 패널(803, 805, 811)을 통과하는 특정의 편광방향의 광속을 발생하고 있기 때문에, 액정 패널의 편광 플레이트에 있어서 광의 흡수나 발열의 문제가 큰 폭으로 개선되고 있다. 또한, 상기 투사형 표시장치(800)은, 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이(320)을 사용하고 있기 때문에, 투사형 표시장치(800) 전체의 광의 이용 효율이 그것에 의해서 높아지는 잇점이 있다.
그리고, 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 반사막(332)은, 액정 패널(803, 805, 811)의 변조 대상으로 특정의 편광성분(예를 들면 S편광)만을 선택적으로 반사하는 성질을 갖는 유전체 다층막으로 형성하는 것이 바람직한다. 이에 따르면, 액정 패널(803, 805, 811)에 있어서 광의 흡수가 발열이 문제를 더욱 더 개선하는 것이 가능하다. 그 결과, 투사형 표시장치(800) 전체로서 광의 이용 효율을 더욱 높이는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이를 이용한 것에 의해서, 투사형 표시장치에 있어서 광의 이용 효율을 종래에 비교해서 높이는 것이 가능하다. 따라서, 스크린(815) 상에 투사되는 영상을 보다 밝히는 것이 가능하다.
그리고 본 발명은 상기 실시예나 실시 형태에 한정하는 것은 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 여러 형태로 실시하는 것이 가능하고, 예를 들면 다음과 같은 변형도 가능하다.
본 발명에 의한 편광 빔 스프리터 어레이는, 도 8에 도시하는 투사형 표시장치에 한정하지 않고, 그것 이외의 여러 종류의 장치에 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 칼라 영상 대신에 백, 흑 영상을 투사하는 투사형 표시장치에도 본 발명에 의한 편광 빔 스프리터 어레이를 적용하는 것이 가능하다. 그 경우에는, 도 8의 장치에 있어서, 하나의 액정 패널, 또한 광속을 3색으로 분리하는 색광분리수단과, 3색의 광속을 합성하는 색광합성수단은 생략한다.
도 5에 도시하는 실시예에 있어서, 제 2 투과성부재의 입사면에서 광이 입사하지 않도록 차광수단을 설치하도록 하여도 좋다. 도 9(A)는, 도 5(A)에 도시된 실시예의 광학소자의 앞에, 차광 플레이트(340)를 설치한 상태를 도시하는 설명도이다. 상기 차광 플레이트(340)에는, 광을 차단하는 차광부(341)와, 광을 투과시키는 투광부(342)가 교대로 형성되고 있다. 차광 플레이트(340)는 예를 들면 유리플레이트 등의 투광성의 플레이트 부재의 표면에, 차광부(341)로서 광의 반사막이나 흡수막을 형성하는 것에 의해서 작성된다. 차광부(341)는 입사면(327)을 차광하도록, 제 2 투광성부재(322)의 입사면(327)에 대응해서 설치되고 있다.
도 9(B)는, 차광 플레이트(340)가 설치되고 있지 않은 경우에, 제 2 투광성부재(322)의 입사면(327)에 입사되는 광의 광 경로를 도시하고 있다. 입사면(327)에 입사된 광은, 반사막(332a)에서 반사된 후에 그 상측의 분리막(331)에서 S 편광과 P 편광으로 분리된다. P 편광은 λ/2 위상차 플레이트(381)에서 S 편광으로 변환된다. 한편, S 편광은 분리막(331) 상측의 반사막(332b)에서 반사되어 출사면(326)으로 출사된다. 도 9(B)에서 도시된 바와 같이, 입사면(327)에서 입사된 광의 S 편광성분은, 상측의 반사막(332b)에 이르기까지의 사이에, 최초의 광학접착제층(325a)을 2회 통과하고, 다음에 광학접착제층(325b)를 1회 통과한다. 한편, P 편광성분은, λ/2 위상차 플레이트(381)에 이르기까지의 사이에, 2개의 광학접착제층(325a, 325b)을 각각 2회 통과한다. 이와 같이 차광 플레이트(340)를 설치하지 않은 경우에는, 제 2 투광성부재(322)의 입사면(327)에 입사된 광이, 광학접착제층(325)을 수회 통과하는 것으로 된다. 여기서, 도 9(A)와 같이 차광 플레이트(340)를 설치하는 것에 의해서, 상기와 같은 광을 차광하는 것이 가능하다.
또, 차광 플레이트(340)를 편광 빔 스프리터 어레이(320)와 별개로 설치하는 대신에, 제 2 투광성부재(322)의 입사면(327) 상부에, 알루미늄 재질의 반사막 등으로 차광부(341)를 형성하도록 해도 좋다.
이상 설명된 본 발명은 설명된 용어, 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변환하는 것이 가능하고, 본 발명의 권리는 청구범위에서 한정될 것이다.
도 1(A)와 도 1(B)는 편광변환소자의 개략적인 구성을 도시하는 사시도;
도 2(A)와 도 2(B)는 본 발명의 실시예인 편광 빔 스프리터 어레이를 제조하는 주요한 공정을 도시하는 공정 단면도;
도 3(A)와 도 3(B)는 본 발명의 실시예인 편광 빔 스프리터 어레이를 제조하는 주요한 공정을 도시하는 공정 단면도;
도 4는 본 발명의 실시예인 편광 빔 스프리터 어레이(320)를 도시하는 사시도;
도 5(A)와 도 5(B)는 실시예와 비교예의 편광변환소자를 비교해서 도시하는 평면 단면도;
도 6은 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이를 갖는 편광조명장치의 주요한 평면적으로 본 개략 구성도;
도 7은 제 1 광학소자(200)의 외관을 도시하는 사시도;
도 8은 편광조명장치(1)를 구비한 투사형표시장치(800)의 요부를 도시한 개략 구성도;
도 9(A)와 도 9(B)는 편광 플레이트(340)를 갖는 광학소자의 구성을 도시하는 설명도;
도 10은 실시예의 편광 빔 스프리터 어레이(320)를 확대해서 상세하게 도시하는 단면도;
도 11은 편광 빔 스프리터 어레이(320)의 광입사면 측에, 복수의 작은 렌즈(집광렌즈)(311)가 매트릭스 형상으로 배열된 집광 렌즈 어레이(310)를 설치한 상태를 도시하는 단면도;
도 12(a)- 도 12(c)는 편광분리막(331)의 피치(pitch)를 집광렌즈(311)의 렌즈 광 축(311c)의 피치와는 다른 값으로 설정한 경우를 도시하는 설명도;
도 13(A)는 크기가 다른 복수 종류의 작은 렌즈를 갖는 집광 렌즈 어레이(310')를 도시하는 평면도;
도 13(B)는 도 13(A)의 B-B에 의한 단면도;
도 14는 제 2 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이의 제조방법을 도시하는 설명도;
도 15는 제 2 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이의 다른 제조방법을 도시하는 설명도;
도 16은 제 2 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이의 또 다른 제조방법을 도시하는 설명도;
도 17은 제 2 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이의 다른 제조방법을 도시하는 설명도;
도 18은 제 2 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이의 다른 제조방법을 도시하는 설명도;
도 19는 제 2 실시예에 의한 편광 빔 스프리터 어레이의 다른 제조방법을 도시하는 설명도;

Claims (19)

  1. 제 1 광입사면과, 상기 제 1 광입사면에 거의 평행한 광출사면을 갖고, 상기 제 1 광입사면 및 제 1 광출사면과 소정의 각도를 갖도록 형성된 거의 평행한 제 1 및 제 2 막형성면과, 상기 제 1 막형성면 상부에 형성된 편광분리막과, 상기 제 2 막형성면 상부에 형성된 반사막을 각각 구비하는 복수의 제 1 투광성부재와;
    상기 복수의 제 1 투광성부재와 교대로 부착되고, 제 2 광입사면과, 상기 제 2 광입사면에 거의 평행한 광출사면을 갖고, 상기 제 1 투광성부재의 견고함을 위하여 상기 제 1 및 제 2 막형성면에 상기 편광분리막과 반사막이 십자로 형성되고, 상기 복수의 제 1 투광성부재의 상기 광입사면 및 광출사면과 각각 동일 평면에 형성시킨 제 2 광입사면 및 제 2 광출사면을 각각 갖는 복수의 제 2 투광성부재와
    상기 제 2 광입사면에 대응해서 차광수단을 포함하는 광학소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사막은 유전체 다층막으로 형성되고 있는 광학소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광출사면 또는 제 2 광출사면에 대응해서 설치된 편광방향변환 수단을 더 포함하는 광학소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 투광성부재 사이에 접착제층을 갖고,
    상기 편광분리막과 상기 반사막의 간격이 상기 광학소자를 통해서 거의 같게 되도록, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제층의 두께 내에 적어도 일부가 설정되고 있는 광학소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 투광성부재의 두께가 상기 제 1 투광성부재의 두께보다 작게 설정되는 광학소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 투광성부재의 두께가 상기 제 1 투광성부재의 두께의 80%에서 90%의 범위에 있는 광학소자.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 투광성부재의 두께가, 상기 제 2 투광성부재의 두께에 상기 접착제층의 두께의 2배를 가산한 값과 거의 같은 광학소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학소자는, 상기 광학소자의 광입사면 측에 배열된 복수의 작은 렌즈가 사용되고,
    상기 복수의 편광분리막의 상호 간격이, 상기 복수의 작은 렌즈의 피치와 거의 대응하도록 설정하고 있는 광학소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 사이에 접착제층을 두고,
    상기 복수의 편광분리막의 상호 간격이 상기 복수의 작은 렌즈의 렌즈 광 축의 피치와 거의 대응하도록, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제 층의 두께 내에 적어도 일부가 설정되고 있는 광학소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 작은 렌즈는 복수의 상이한 렌즈 광 축 피치를 갖고 있고,
    상기 복수의 편광분리막의 상호의 간격은, 상기 복수의 상이한 렌즈 광 축 피치와 거의 대응하도록, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제층의 두께 내에 적어도 일부가 설정되도록 하는 광학소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학소자는,
    상기 광학소자의 광입사면 측에 배열된 복수의 작은 렌즈와 함께 사용되는 광학소자이고,
    상기 광학소자 내의 복수의 편광분리막의 상호 간격이, 상기 복수의 작은 렌즈의 렌즈광 축과는 다른 값으로 설정됨과 동시에, 상기 복수의 작은 렌즈에서 출사되는 복수의 광속 피치와 거의 대응하도록 설정되고 있는 광학소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 투광성부재 사이에 접착제층을 갖고 있고,
    상기 복수의 편광 분리막의 상호 간격이 상기 복수의 작은 렌즈에서 출사되는 복수의 광속 피치와 거의 대응하도록, 상기 제 1 및 제 2 투광성부재의 두께와 상기 접착제층의 두께 내에 적어도 일부가 설정되고 있는 광학소자.
  13. (a) 거의 평행한 제 1 및 제 2 표면을 갖는 복수개의 제 1 투광성부재와, 거의 평행한 표면을 갖는 복수개의 제 2 투광성부재를 준비하는 공정과;
    (b) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 1 표면 상에 편광분리막을 형성하는 공정과;
    (c) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 2 표면 상에 반사막을 형성하는 공정과;
    (d) 상기 편광분리막 및 반사막이 형성된 복수의 상기 제 1 투광성부재와 상기 복수의 제 2 투광성부재를 각각 교대로 부착하는 공정과;
    (e) 상기 교대로 부착된 투광성부재를, 상기 제 1 및 제 2 표면에 대해서 소정의 각도로 절단해서 거의 평행한 광입사면과 광출사면을 갖는 광학소자 블록을 생성하는 공정으로 이루어지고,
    상기 (d) 공정은, 복수의 상기 제 1 투광성부재와 복수의 상기 제 2 투광성 부재를 광경화성접착제층을 통해서 교대로 적층하고,
    광 조사에 의해서 상기 적층된 제 1 및 제 2 투광성부재를 부착시키는 공정을 포함하는 광학소자의 제조방법.
  14. (a) 거의 평행한 제 1 및 제 2 표면을 갖는 복수개의 제 1 투광성부재와, 거의 평행한 표면을 갖는 복수개의 제 2 투광성부재를 준비하는 공정과;
    (b) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 1 표면 상에 편광분리막을 형성하는 공정과;
    (c) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 2 표면 상에 반사막을 형성하는 공정과;
    (d) 상기 편광분리막 및 반사막이 형성된 복수의 상기 제 1 투광성부재와 상기 복수의 제 2 투광성부재를 각각 교대로 부착하는 공정과;
    (e) 상기 교대로 부착된 투광성부재를, 상기 제 1 및 제 2 표면에 대해서 소정의 각도로 절단해서 거의 평행한 광입사면과 광출사면을 갖는 광학소자 블록을 생성하는 공정으로 이루어지고,
    상기 (d) 공정은,
    (1) 하나의 상기 제 1 투광성부재와, 하나의 상기 제 2 투광성부재와의 사이에 광경화성접착층을 통해서 포개는 것에 의해서 적층체를 형성하는 공정과,
    (2) 상기 적층체에 광을 조사하는 것에 의해서 상기 광경화성접착층을 경화시키는 공정과,
    (3) 상기 적층체에, 상기 광경화성접착층을 통해서 상기 제 1 투광성부재와 상기 제 2 투광성부재를 교대로 포개가고, 이때, 하나의 부재를 포갤 때에 상기 적층체에 광을 조사하는 것에 의해서 상기 광경화성접착층을 경화시키는 공정을 포함하는 광학소자의 제조방법.
  15. (a) 거의 평행한 제 1 및 제 2 표면을 갖는 복수개의 제 1 투광성부재와, 거의 평행한 표면을 갖는 복수개의 제 2 투광성부재를 준비하는 공정과;
    (b) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 1 표면 상에 편광분리막을 형성하는 공정과;
    (c) 상기 제 1 투광성부재의 상기 제 2 표면 상에 반사막을 형성하는 공정과;
    (d) 상기 편광분리막 및 반사막이 형성된 복수의 상기 제 1 투광성부재와 상기 복수의 제 2 투광성부재를 각각 교대로 부착하는 공정과;
    (e) 상기 교대로 부착된 투광성부재를, 상기 제 1 및 제 2 표면에 대해서 소정의 각도로 절단해서 거의 평행한 광입사면과 광출사면을 갖는 광학소자 블록을 생성하는 공정으로 이루어지고,
    상기 (d) 공정은,
    (1) 하나의 상기 제 1 투광성부재와, 하나의 상기 제 2 투광성부재와의 사이에 광경화성접착층을 통해서 포개는 것에 의해서 적층체를 형성하는 공정과,
    (2) 단위 적층체를 제조하기 위하여 상기 적층체에 광을 조사해서 상기 광경화성접착층을 경화시키는 공정과,
    (3) 상기 공정(1) 및 공정(2)에서 작성된 복수의 단위 적층체를, 상기 광경화성접착제층을 통해서 교대로 포개가고, 이때, 하나의 단위 적층체를 포갤 때에 광을 조사하는 것에 의해서 상기 광경화성접착층을 경화시키는 공정을 포함하는 광학소자의 제조방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (f) 상기 광학소자 블록은 상기 광입사면과 상기 광출사면을 연마하는 공정을 더 포함하는 광학소자의 제조방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 광의 조사를 상기 투광성부재의 표면과 평행하지 않은 방향에서 행하는 광학소자의 제조방법.
  18. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 광입사면과, 상기 제 1 광입사면에 거의 평행한 광출사면을 갖고, 상기 제 1 광입사면 및 제 2 광출사면과 소정의 각도를 갖도록 형성된 거의 평행한 제 1 및 제 2 막형성면과, 상기 제 1 막형성면 상부에 형성된 편광분리막과, 상기 제 2 막형성면 상부에 형성된 반사막을 각각 구비하는 복수의 제 1 투광성부재와;
    상기 복수의 제 1 투광성부재와 교대로 부착되고, 제 2 광입사면과, 상기 제2 광입사면에 거의 평행한 광출사면을 갖고, 상기 제 1 투광성부재의 견고함을 위하여 상기 제 1 및 제 2 막형성면에 상기 편광분리막과 반사막이 십자로 형성되고, 상기 복수의 제 1 투광성부재의 상기 광입사면 및 광출사면과 각각 동일 평면에 형성시킨 제 2 광입사면 및 제 2 광출사면을 각각 갖는 복수의 제 2 투광성부재를 구비하는 광학소자와;
    상기 광학소자로부터의 출사광을 한 종류의 편광 광으로 변환하는 편광변환수단과;
    상기 편광변환수단으로부터의 출사광을 인가되는 영상신호에 기초해서 변조하는 변조수단과;
    상기 변조수단에 의하여 변조된 광속을 투사하는 투사광학계를 구비하는 투사형표시장치.
  19. S 편광성분과 P 편광성분을 포함하는 광속을 출사하는 광원부와;
    상기 광원부에서 광을 S 편광 또는 P 편광의 내 어느쪽이든 일측의 편광방향을 갖는 광속으로서 출사하는 광학소자와;
    상기 광학소자에서부터의 출사광을 인가되는 영상신호에 기초해서 변조하는 변조수단과;
    상기 변조수단에 의하여 변조된 광속을 스크린 상에 투사하는 투사광학계를 구비하고;
    상기 광학소자는:
    광입사면과;
    상기 광입사면과 거의 평행한 광 출사면과;
    상기 광입사면 및 상기 광출사면과 소정의 각도가 되도록 형성된 편광분리막과;
    상기 편광분리막과 거의 평행하게 형성된 반사막을 갖는 복수의 편광분리수단이 매트릭스 형상으로 배열되고 있고,
    상기 편광분리막과 상기 반사막이 유전체 다층막으로 형성되는 투사형표시장치.
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EP0508413A2 (en) * 1991-04-09 1992-10-14 Canon Kabushiki Kaisha A plate-like polarizing element, a polarizing conversion unit provided with the element, and a projector provided with the unit

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