专利名称：偏振光变换元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及将入射的非偏振光的光变换为规定的偏振光用的偏振光变换元件的制造方法。
在投射型显示装置中，使用根据图像信号对光进行调制的光调制装置。如透射型液晶面板或反射型液晶面板等那样，作为该光调制装置大多使用只利用一种线偏振光类型的光调制装置。这样，在利用一种线偏振光的投射型显示装置中，设置了使从光源射出的非偏振光的光成为一种线偏振光(例如，s偏振光或p偏振光)用的偏振光变换元件。
图8是示出偏振光变换元件320的结构的说明图。该偏振光变换元件320具备偏振光光束分离器阵列(偏振光分离元件)340；以及在偏振光光束分离器阵列340的光射出面的一部分上有选择地配置的多个λ／2相位差板381。偏振光光束分离器阵列340具有依次分别粘贴剖面为平行四边形的柱状的多个透光性部件324、在其两端粘贴了剖面为梯形的柱状的透光性部件325、326的形状。在各透光性部件324、325、326的界面上交替地形成了偏振光分离膜331和反射膜332。在偏振光分离膜331或反射膜332的光的射出面的x方向的绘图部分上有选择地配置了λ／2相位差板381。在该例中，在偏振光分离膜331的光的射出面的x方向的绘图部分上有选择地配置了λ／2相位差板381。
该偏振光变换元件320使入射到偏振光分离膜331上的非偏振光的光分离为s偏振光和p偏振光。s偏振光被偏振光分离膜331反射，再由反射膜332反射后被射出。另一方面，p偏振光直接透过偏振光分离膜331。在透过了偏振光分离膜331的p偏振光的射出面上配置了λ／2相位差板381，该p偏振光被变换为s偏振光而被射出。因而，相邻的1组偏振光分离膜331、反射膜332和λ／2相位差板381与1组偏振光变换部相当。再有，示出了该偏振光变换元件320具有3列偏振光变换部350和1列虚设部350d的例子。这样，偏振光变换元件320是使入射到偏振光分离膜331上的光变换为大致一种线偏振光的光学元件。
图9是示出偏振光光束分离器阵列340的制造例的说明图。在该偏振光光束分离器阵列340中，利用光学粘接剂327交替地粘贴例如形成了偏振光分离膜331和反射膜332的第1板玻璃321和什么也没有形成的第2板玻璃322，使得偏振光分离膜331和反射膜332交替地被配置，照射紫外光(UV光)使光学粘接剂327硬化。此时，在粘贴的最初和最后，粘贴其厚度与第1和第2板玻璃321、322不同的第3板玻璃323，制造复合板材400。通过用与该平面构成规定的角度θ的切断面(图中，用虚线示出)大致平行地切断这样制造的复合板材400，例如使用多线锯(multiwiresaw)或多刀锯(multibladesaw)切出透光性块。最好将θ的值定为45度。在此，所谓「复合板材的平面」，表示在两端被粘贴的第3板玻璃323的平面。此外，用切割锯或激光器切断装置切断两端的突出的部分，成为大致长方体形状。通过对这样切出的透光性块的表面(切断面)进行研磨，可得到偏振光光束分离器阵列340(图8)。再有，由第1和第2板玻璃321、322形成的部分与透光性部件324相当，由两端的第3板玻璃323形成的部分中的一方与透光性部件325相当，另一方与透光性部件326相当。与透光性部件325相当的第3板玻璃323和与透光性部件326相当的第3板玻璃323可使用板厚不同的玻璃。
再有，以下，也有将偏振光光束分离器阵列称为「透光性块」的情况。
偏振光变换元件迄今为止如上述说明的那样进行制造，谋求了制造的高效率，但希望能进一步提高效率。
本发明是为了解决现有技术中的上述的课题而进行的，其目的在于提供一种可更加高效率地制造偏振光变换元件的技术。
为了解决上述的课题的至少一部分，本发明的制造偏振光变换元件的方法的特征在于，具有(a)准备k组(k是2以上的整数)多片的第1透光性板材和其厚度与上述第1透光性板材的厚度大致相等的多片的第2透光性板材的工序；(b)准备其厚度比上述第1和第2透光性板材的厚度厚的(k+1)片的第3透光性板材的工序；(c)通过在(k+1)片的第3透光性板材的每一个间隙内交替地配置并粘贴上述多片的第1透光性板材和上述多片的第2透光性板材，制造在各透光性板材的各界面上交替地设置了多个偏振光分离膜和多个反射膜的复合板材的工序；(d)通过平行于与相对于上述复合板材的平面具有规定的角度的第1切断面切断上述复合板材，制造具有大致平行的光入射面和光射出面的块基板的工序；(e)研磨上述块基板的上述光入射面和光射出面的工序；以及(f)通过在由上述块基板内的上述第3透光性板材形成的部分内分割上述块基板，从1个上述块基板制造k个透光性块的工序。
按照本发明的制造方法，从复合板材制造每一个包含k个透光性块的块基板，在研磨了被制造的块基板后，可从每1个块基板制造k个透光性块。由此，由于与现有的制造方法中制造k个透光性块的情况相比，可将切断复合板材的工序数和研磨块基板的光入射面和光射出面工序数削减为1／k次，故与以往相比，可效率更高地制造偏振光变换元件。此外，在现有的制造方法中，为了制造k个透光性块，必须准备2·1k片第3透光性板材，但按照本发明的制造方法，准备(k+1)片第3透光性板材即可，由于可削减制造偏振光变换元件用的部件数，故可削减制造成本。
再有，上述工序(a)最好包含在上述第1透光性板材的一个面上形成偏振光分离膜的同时在另一个面上形成反射膜的工序。此外，上述工序(a)可包含在上述第1透光性板材的一个面上形成偏振光分离膜的工序和在上述第2透光性板材的一个面上形成反射膜的工序。
在哪一种情况下，都可在各透光性板材的各界面上交替地设置多个偏振光分离膜和多个反射膜。
在上述制造方法中，可具有通过平行于第2切断面进行切断，将由上述工序(f)制造的透光性块分割为多个透光性块的工序，其中，上述第2切断面与被配置在上述透光性块内的上述多个偏振光分离膜和上述多个反射膜的排列方向大致平行。
如果这样做，由于可从由工序(f)制造的1个透光性块制成多个透光性块，故可更加高效率地制造偏振光变换元件。
图1是示出在偏振光变换元件320的制造中被使用的第1至第3板玻璃321、322、323的说明图。
图2是示出制造形成了偏振光分离膜331和反射膜332的第1板玻璃321a的工序的说明图。
图3是示出制造复合板材500、制造块基板520的工序的说明图。
图4是示出从块基板520制造透光性块340的工序的说明图。
图5是示出制造图3的复合板材500的另一方法的说明图。
图6是透光性决340的正视图。
图7是示出具备由本发明的制造方法制造的偏振光变换元件的投射型显示装置的主要部分的概略结构图。
图8是示出偏振光变换元件320的结构的说明图。
图9是示出偏振光光束分离器阵列340的制造例的说明图。
A．偏振光变换元件的制造方法以下，以制造具有图8中示出的3列偏振光变换部350和1列虚设部350d的偏振光变换元件320的情况为例，说明本发明的制造方法。图1至图4是示出偏振光变换元件320的制造工序的说明图。
首先，准备k(k为2以上的的整数)组的3片第1板玻璃和2片第2板玻璃和(k+1)片第3板玻璃323。以下，以将k定为2、准备3片第3板玻璃323的情况来说明。
如图1(A)至图1(C)中所示，第1板玻璃321、第2板玻璃322和第3板玻璃323是纵向长度为m、横向长度为1的长方形的板玻璃。第2板玻璃322的板厚d2与第1板玻璃321的板厚d1大致相等。第3板玻璃323的板厚d3比第1板玻璃321的板厚d1厚。在此，「大致相等」意味着尺寸差为百分之几以下。再有，如后述那样，在交替地粘贴第1板玻璃321与第2板玻璃322的情况下，考虑光学粘接剂327的厚度来设定第1板玻璃321的板厚d1和第2板玻璃322的板厚d2，以便等间隔地排列偏振光分离膜331和反射膜332。
再有，第1至第3板玻璃321、322、323与本发明的第1至第3透光性板材相当。
其次，如图2(A)中所示，在第1板玻璃321的一个面上形成偏振光分离膜331，如图2(B)中所示，在相反的面上形成反射膜332，制造形成了偏振光分离膜331和反射膜332的第1板玻璃321a。
偏振光分离膜331可通过层叠电介质多层膜来形成。此外，反射膜332可通过层叠与偏振光分离膜331用的电介质多层膜相同的、或与其不同的电介质多层膜来形成。再有，反射膜332也可通过蒸镀铝等的金属反射膜来形成。
其次，如图3(A)中所示，在3片第3板玻璃323的每一个间隙中交替地配置3片第1板玻璃321a和2片第2板玻璃322，利用光学粘接剂327进行粘贴，以便在各板玻璃321、322、323的界面上交替地配置偏振光分离膜331和反射膜332，由此来制造复合板材500。通过照射紫外光使光学粘接剂327硬化。
通过使用例如多线锯或多刀锯，以与该平面构成规定的角度θ的第1切断面(图中，用虚线示出)大致平行地切断这样制造的复合板材500，切出图3(B)中所示的块基板520。在此，「复合板材的平面」表示粘贴在两端的第3板玻璃323的平面。最好将θ的值定约为45度。再有，与这样切出的块基板520的第1切断面平行的面相当于光入射面522和光射出面524。
其次，如图4(A)中所示，用切割锯或激光器切断装置切断块基板520的两端的突出的部分(相当于第3板玻璃323的部分的一部分)，使块基板520成为大致长方体形状，制造如图4(B)中所示那样的大致长方体的块基板520a。对这样制造的块基板520a的表面进行了研削、研磨后，在由位于决基板520a的内部的第3板玻璃323形成的部分内，利用切割锯或激光器切断装置分割块基板520a。由此，如图4(C)中所示，可从1个块基板520a制造2个透光性块(偏振光光束分离器阵列)340。此时，虽然工序数削减的效果下降，但在分割图4(B)中所示的大致长方体形状的决基板520a后，对表面进行研削、研磨即可。
在这样制造的透光性块(偏振光光束分离器阵列)340的光射出面524上，如图8中所示，通过有选择地粘贴λ／2相位差板381，可制造偏振光变换元件320。
在上述的制造方法中，从复合板材500制造包含2个透光性决340的块基板520a，在对被制造的块基板520a进行研削、研磨后，可从1个块基板520a制造2个透光性块340。由此，与利用现有的制造方法(图9)制造2个透光性块340的情况相比，可削减切断复合板材500的工序数和研削、研磨块基板520a的光入射面522和光射出面524的工序数。因而，与以往相比，可效率更高地制造偏振光变换元件。此外，利用现有的制造方法为了制造2个透光性块340，有必要准备4片第3板玻璃323(图9)，但在上述制造方法中，可将必要的第3板玻璃323的片数削减为3片。由此，由于可削减制造偏振光变换元件320用的部件数，故可削减制造成本。
再有，在上述的制造方法中，以从1个块基板520a制造2个透光性块的情况为例进行了说明，但不限定于此。也可准备3组的3片第1板玻璃321和2片第2板玻璃322和4片第3板玻璃323，制成复合板材，从被制造的复合板材来制造包含3个透光性块340的块基板。然后，在对被制造的块基板进行了研削、研磨后，可从1个块基板制造3个透光性块。即，在上述的制造方法中，可准备k(k为2以上的整数)组的3片第1板玻璃321和2片第2板玻璃322和(k+1)片第3板玻璃323，制成复合板材，从被制造的复合板材来制造包含k个透光性块340的块基板。然后，在对被制造的块基板进行了研削、研磨后，可从1个块基板制造k个透光性块340。如果这样做，与以往相比，可效率更高地制造偏振光变换元件。此外，可将制造k个透光性块340时必要的第3板玻璃323的片数从现有的制造方法中的2·k片削减为(k+1)片。由此，由于可削减制造偏振光变换元件用的部件数，故可削减制造成本。
此外，以准备k组的3片第1板玻璃321和2片第2板玻璃322的情况为例进行了说明，但不限定于此。也可准备k组的多片第1板玻璃321和多片第2板玻璃322。如果这样做，可高效率地制造具有多列偏振光变换部的偏振光变换元件。
再有，在上述的制造方法中，使用板厚相等的第3板玻璃323进行了说明，但不限定于此。例如，可在被配置在两端的第3板玻璃323与被配置在复合板材500的内部的第3板玻璃323中使用不同的板厚的板玻璃。此外，也可根据被配置在两端的哪一侧来使用不同的板厚的板玻璃。即，作为第3板玻璃323，可使用根据被配置的位置其板厚不同的板玻璃。
图5是示出制造图3的复合板材500的另一方法的说明图。该方法是在图3中在第1板玻璃321a的反射膜332一侧通过光学粘接剂327被粘贴了的第2板玻璃322和第3板玻璃323的面上形成反射膜332并进行粘贴的方法。
即使这样做，也可制造与图3的复合板材500大致相同的复合板材500’。再有，该复合板材500’与复合板材500相比，除了反射膜332与光学粘接剂327的位置关系不同这一点外，具有相同的功能。
图6是在上述制造方法中制造的透光性块340的正视图。如果用切割锯或激光器切断装置，平行于与偏振光分离膜331和反射膜332的排列方向大致平行的第2切断面切断用上述制造方法制造的透光性块340，则可进而制造多个透光性块。例如，在偏振光变换元件320的高度h为透光性块340的高度1的1／2的情况下，通过将透光性块340分割为一半，可制造2个透光性块。
B．投射型显示装置的结构图7是示出具备由本发明的制造方法制造的偏振光变换元件的投射型显示装置的主要部分的概略结构图。该投射型显示装置800具备偏振光照明装置50；分色镜801、804；反射镜802；中继透镜806、808、810；3片液晶光阀803、805、811；交叉分色棱镜813；以及投射镜头814。
偏振光照明装置50具备光源部60以及偏振光发生装置70。光源部60射出包含s偏振光分量和p偏振光分量的非偏振光的光。从光源部60射出的光由偏振光发生装置70变换为偏振光方向大致对齐的一种线偏振光(在本实施例中，是s偏振光)，对照明区域进行照明。再有，3个液晶光阀803、805、811相当于该照明区域。
偏振光发生装置70具备第1光学要素200以及第2光学要素600。第1光学要素200是具有矩形轮廓的小透镜201被排列成矩阵状的透镜阵列。第2光学要素600(图7)具备光学元件300和射出侧透镜390。
光学元件300具备聚光透镜阵列310和2个偏振光变换元件320a、320b。聚光透镜阵列310是具有与第1光学要素200相同结构的透镜阵列，被配置在与第1光学要素200相对的方向上。聚光透镜阵列310与第1光学要素200一起具有对被各小透镜201分割的多条部分光束分别分别进行聚光并引导到偏振光变换元件320a、b的入射区域上的功能。偏振光变换元件320a、320b是将利用本发明制造方法制造的偏振光变换元件320(图8)配置成各自的偏振光分离膜331和反射膜332夹住光轴对称地相对的元件。因而，从光源部60射出的光束被偏振光发生装置70变换为大致一种线偏振光(在本实施例中，是s偏振光)。
射出侧透镜390具有使从光学元件300射出的多条部分光束的每一条重叠在液晶光阀803、805、811上的功能。
从偏振光照明装置50射出的光被作为色光分离光学系统的分色镜801、804分离为红、绿、蓝3色的色光。被分离的各色光在各色光用的液晶光阀803、805、811中按照所供给的图像信息(图像信号)进行调制。这些液晶光阀803、805、811相当于本发明的光调制装置。在液晶光阀803、805、811中被调制的各色光由作为色光合成光学系统的交叉分色棱镜813进行合成，利用作为投射光学系统的投射镜头814投射到屏幕815上。由此，在屏幕815上显示彩色图像。再有，关于图7中示出的投射型显示装置的各部的结构和功能，由于例如在本申请人公开的特开平10-177151号公报中进行了详细叙述，故在本说明书中，省略其说明。
由于使用了由本发明的制造方法制造的偏振光变换元件320a、320b作为本投射型显示装置800的偏振光照明装置50，故可谋求降低装置的制造成本。
在图7的投射型显示装置800中，以使用了利用本发明的制造方法的偏振光变换元件作为显示彩色图像的投射型显示装置的偏振光照明装置的情况为例进行了说明，但不限于此，本发明可应用于各种装置。例如，也可应用于投射黑白图像的投射型显示装置。此时，在图7的装置中，只要1片液晶光阀即可，此外，可省略使光分离为3色的色光分离光学系统和合成3色的光的色光合成光学系统。再者，也可将本发明应用于只使用1个光阀的投射型彩色显示装置。此外，也可应用于使用反射型的液晶光阀的投射型显示装置或背投型显示装置等的利用偏振光照明光的图像显示装置。
再有，本发明不限于上述的实施例或实施形态，在不脱离其要旨的范围内，可在各种形态中来实施。
权利要求
1．一种将非偏振光的光变换为规定的偏振光用的偏振光变换元件的制造方法，其特征在于，具有(a)准备以多片的第1透光性板材和其厚度与上述第1透光性板材的厚度大致相等的多片的第2透光性板材为1组的k组(k是2以上的整数)透光性部件的工序；(b)准备其厚度比上述第1和第2透光性板材的厚度厚的(k+1)片的第3透光性板材的工序；(c)通过在(k+1)片的第3透光性板材的每一个间隙内交替地配置并粘贴1组上述多片的第1透光性板材和上述多片的第2透光性板材，制造在各透光性板材的各界面上交替地设置了多个偏振光分离膜和多个反射膜的复合板材的工序；(d)通过沿与相对于上述复合板材的平面具有规定的角度的平面平行的第1切断面切断上述复合板材，制造具有与上述第1切断面平行的光入射面和光射出面的块基板的工序；(e)研磨上述块基板的上述光入射面和光射出面的工序；以及(f)通过在上述决基板内的上述第3透光性板材的位置上分割上述块基板，从1个上述块基板制造k个透光性块的工序。
2．如权利要求1中所述的偏振光变换元件的制造方法，其特征在于上述工序(a)包含在上述第1透光性板材的一个面上形成偏振光分离膜的同时在另一个面上形成反射膜的工序。
3．如权利要求1中所述的偏振光变换元件的制造方法，其特征在于上述工序(a)包含在上述第1透光性板材的一个面上形成偏振光分离膜的工序和在上述第2透光性板材的一个面上形成反射膜的工序。
4．如权利要求1中所述的偏振光变换元件的制造方法，其特征在于，具有通过沿第2切断面进行切断，将在上述工序(f)中被制造的透光性块分割为多个透光性块的工序，其中，上述第2切断面与大致垂直于被配置在上述透光性块内的上述多个偏振光分离膜和上述多个反射膜的纵向的平面平行。
全文摘要
本发明的课题是效率更高地制造偏振光变换元件。准备以多片的第1透光性板材和多片的第2透光性板材为1组的k组(k是2以上的整数)透光性部件以及其厚度比第1和第2透光性板材的厚度厚的(k+1)片的第3透光性板材。在(k+1)片的第3透光性板材的每一个间隙内交替地配置并粘贴1组多片的第1透光性板材与多片的第2透光性板材来制造在各透光性板材的各界面上交替地设置了多个偏振光分离膜和多个反射膜的复合板材。
文档编号G02B5/30GK1279403SQ0012007
公开日2001年1月10日 申请日期2000年7月4日 优先权日1999年7月5日
发明者村田雅巳 申请人:精工爱普生株式会社