[發明專利]波片、偏振轉換元件、照明光學系統和圖像顯示裝置

無效

• 申請號: 201110383972.X
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN103135156A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 加藤佑嗣;堀越涼子
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02B27/28;G03B21/14;G03B21/20;G02F1/13357;G02F1/1335
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

技術領域

本發明涉及改變透射光的偏振方向的波片以及使用該波片的偏振轉換元件、照明光學系統和圖像顯示裝置。

背景技術

投影機作為在商務領域進行演示等功能的設備已經被廣泛地應用了很多年。近年來，隨著投影機價格不斷降低以及民眾生活水平的提高，投影機作為用于家庭影院的顯示設備等而廣泛進入千家萬戶。隨之而來是對小型化、分辨率的提高以及光利用效率的改善等提出了更高的要求。

因此，作為提高光利用效率的手段，在液晶投影機中內置偏光轉換元件，通過對使用鹵素燈等的光源射出的光線進行偏光轉換，使得射入液晶面板的光線的偏光一致，從而提高光能的使用效率。

圖10示出以往的偏光轉換元件的一個結構例子。偏光轉換元件1’是在棱鏡的斜面上形成了光學薄膜2’的棱鏡陣列3’的規定位置上設置1/2波片5’的結構。在從鹵素燈等光源發出的光線中包含S偏光分量和P偏光分量，這里，對于使用液晶面板的畫面投射所需的光線僅僅是其中一個偏光分量，因此通過偏光轉換元件1’能夠使不需要的偏光分量偏光，從而使光的偏光分量一致，能夠提高光的利用率。

具體來說，入射光中的P偏光分量透過光學薄膜2’而入射到1/2波片5’，通過該1/2波片5’時，偏光面旋轉90度而成為S偏光分量。另一方面，入射光中的S偏光分量被光學薄膜2’反射，從而原樣射出。從而，從偏光轉換元件1’射出的出射光統一為S光，實現了光能的高效利用。

作為1/2波片的材料，一般使用聚碳酸酯或類似物的膜。但是，在投影機中，由于波片的位置靠近光源，因為光源的溫度通常很高，因此在投影機中作為波片的材料，通常使用石英波片。如日本專利第4277514號中公開了一種層疊波片，如圖10所示，通過兩個波片層疊而成，兩個波片的光學軸面內角度滿足θ2＝θ1+45。通過上述專利文獻中的發明，能夠在提高耐熱性的同時，提高光能的利用效率。

但是，在上述專利文獻中仍然存在以下問題。通過本發明人的實驗發現，在上述結構的波片中存在著角度依賴性的問題，也就是說隨著入射到波片的光線的角度增大，變換效率(P光到S光)會變差。特別是近年來，環保標準作為電器的評價標準之一已經廣泛得到執行，而且對環保節能的要求逐年提高。若優先考慮亮度來進行設計，則入射到波片的光線的角度比以往增大很多。以往可能并不存在的角度依賴性目前變得非常顯著，難以消除對于變換效率的惡劣影響。

發明內容

本發明鑒于上述現有技術中的課題而完成，其目的在于提供一種兼顧耐光性、耐熱性和高效率的波片以及使用該波片的偏振轉換元件、照明光學系統和圖像顯示裝置。

本發明的波片由長方形的第一石英片和第二石英片重疊而成，在所述第一石英片和第二石英片中，光學軸分別相對于其主面傾斜，其特征在于，所述第一石英片的光軸在其主面上的投影與所述第一石英片的長邊所成的第一角度在大于22.5度且小于等于25.4度的范圍內，所述第一石英片的光軸在其主面上的投影與所述第一石英片的長邊所成的第二角度在大于等于64.6度且小于67.5度的范圍內，所述第一石英片和第二石英片的光學軸分別與垂直于所述第一石英片和第二石英片的主面的方向的夾角的第三角度在大于等于25且小于等于28.8度的范圍內。

在上述本發明的波片中，優選所述第一角度與所述第二角度之和為90度。

在上述本發明的波片中，優選所述第一角度為24.3度，所述第二角度為65.7度，所述第三角度為27.3度。

本發明的偏振轉換元件包括：將入射光分離成p偏振光和s偏振光的偏振分離器；和設置在被所述偏振分離器分離出的p偏振光和s偏振光中的一個的光路上的波片，其特征在于，所述第一石英片的光軸在其主面上的投影與所述第一石英片的長邊所成的第一角度在大于22.5度且小于等于25.4度的范圍內，所述第一石英片的光軸在其主面上的投影與所述第一石英片的長邊所成的第二角度在大于等于64.6度且小于67.5度的范圍內，所述第一石英片和第二石英片的光學軸分別與垂直于所述第一石英片和第二石英片的主面的方向的夾角的第三角度在大于等于25且小于等于28.8度的范圍內。