JP2007171551A - Ｐｓ偏光分離変換素子及び液晶表示装置組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造であり、しかも小型化を図ることができる構成を有するＰＳ偏光分離変換素子を提供する。
【解決手段】ＰＳ偏光分離変換素子は、第１プリズム１０及び第２プリズム２０を備えており、第１プリズムの底面１３と第２プリズムの第１斜面２１とは偏光ビームスプリッター３０を介して対向配置されており、第１プリズムの第２斜面１２上には四分の一波長板３１及び第１反射ミラー３２が配置されており、第１プリズムの第１斜面１１から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０、四分の一波長板３１、第１反射ミラー３２、四分の一波長板３１、偏光ビームスプリッター３０を経由して、Ｐ偏光成分に変換されて第２プリズムの底面から射出され、第１斜面１１から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０、第２プリズムの第２斜面２２を経由して第２プリズムの底面２３から射出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＳ偏光分離変換素子及び液晶表示装置組立体に関する。

２枚の偏光板を備えた液晶表示装置及び光源から構成された液晶表示装置組立体が周知である。この液晶表示装置組立体にあっては、光源から射出された光を一方の偏光板を通過させることで、Ｐ偏光成分あるいはＳ偏光成分内の一方の成分のみを液晶表示装置に入射させる。従って、このような構造の液晶表示装置組立体においては、光源からの光の５０％以下しか利用しておらず、光の利用効率が低いといった問題を有する。

このような光源からの光の利用効率の向上を図るための技術が、例えば、特許第２５４１４７４号あるいは特許第２８３０５３４号から周知である。

これらの特許公報に開示された技術にあっては、図６の（Ａ）あるいは図６の（Ｂ）に示すＰＳ偏光分離変換素子２００，３００が、光源と液晶表示装置との間に配置されている。

図６の（Ａ）に示すＰＳ偏光分離変換素子２００においては、光源からの光（図６の（Ａ）においては、この光を、アルファベット「Ｎ」が付された実線の矢印で示す）のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター２０１を通過して、ＰＳ偏光分離変換素子２００の第１の部分から射出される。図６の（Ａ）においては、この光を、アルファベット「Ｐ」が付された点線の矢印で示す。一方、光源からの光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター２０１で反射され、反射ミラー２０２によって反射され、二分の一波長板２０３を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、ＰＳ偏光分離変換素子２００の第２の部分から射出される。図６の（Ａ）においては、この光を、アルファベット「Ｓ」及び「Ｐ」が付された実線の矢印で示す。尚、参照番号２０４は遮光膜である。そして、ＰＳ偏光分離変換素子２００から射出されたＰ偏光成分を有する光によって液晶表示装置を照明する。

また、図６の（Ｂ）に示すＰＳ偏光分離変換素子３００においては、光源からの光（図６の（Ｂ）においても、この光を、アルファベット「Ｎ」が付された実線の矢印で示す）のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０１を通過して、ＰＳ偏光分離変換素子３００の第１の部分から射出される。図６の（Ｂ）においては、この光を、アルファベット「Ｐ」が付された点線の矢印で示す。一方、光源からの光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０１で反射され、反射ミラー３０２によって反射され、二分の一波長板３０３を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、ＰＳ偏光分離変換素子３００の第２の部分から射出される。図６の（Ｂ）においては、この光を、アルファベット「Ｓ」及び「Ｐ」が付された実線の矢印で示す。そして、ＰＳ偏光分離変換素子３００から射出されたＰ偏光成分を有する光によって液晶表示装置を照明する。

特許第２５４１４７４号 特許第２８３０５３４号

このように、これらの特許公報に開示された技術にあっては、光源からの光がＰ偏光成分に変換されるので、光源からの光の利用効率の向上を図ることができる。しかしながら、図６の（Ａ）に示した構造のＰＳ偏光分離変換素子２００は、部品点数が多く、構造が複雑である。また、図６の（Ｂ）に示した構造のＰＳ偏光分離変換素子３００は、図６の（Ａ）に示した構造のＰＳ偏光分離変換素子２００よりも構造が簡素であるが、体積が大きく、小型化には適していない。

また、どちらのＰＳ偏光分離変換素子２００，３００にあっても、光が射出されるＰＳ偏光分離変換素子２００，３００の第１の部分と第２の部分とでは、光がまさに射出される部分の構成、構造が異なり、偏光ビームスプリッター２０１，３０１を通過してＰＳ偏光分離変換素子２００，３００の第１の部分から射出された光の強度と、二分の一波長板２０３，３０３を通過してＰＳ偏光分離変換素子２００，３００の第２の部分から射出された光の強度との間に差異が生じる。そのため、ＰＳ偏光分離変換素子２００，３００の近傍に液晶表示装置を配置すると、これらの光の強度の差異が液晶表示装置に反映されてしまい、液晶表示装置における輝度分布にバラツキが生じてしまう。それ故、このような輝度分布のバラツキの発生を抑制し、輝度分布の均一化を図るために、ＰＳ偏光分離変換素子と液晶表示装置との間に、マルチレンズアレイやロッドレンズを配置する必要があり、液晶表示装置組立体全体の小型化を図ることが困難である。

従って、本発明の目的は、簡素な構造であり、しかも、小型化を図ることができ、光が射出される部分の構成、構造に特段の差異が無いＰＳ偏光分離変換素子、及び、係るＰＳ偏光分離変換素子を組み込んだ液晶表示装置組立体を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子は、
第１プリズム及び第２プリズムを備え、
第１プリズムと第２プリズムとは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
第１プリズムには、四分の一波長板及び第１反射ミラーが備えられているＰＳ偏光分離変換素子であって、
第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２プリズムの射出面から射出され、
第１プリズムから入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２プリズムに入射し、第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分が変換されたＰ偏光成分が射出される第２プリズムの射出面と同じ第２プリズムの射出面から射出されることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る液晶表示装置組立体は、液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を照明するための光を射出する光源を備えた液晶表示装置組立体であって、
光源と液晶表示装置との間にＰＳ偏光分離変換素子が配置されており、
該ＰＳ偏光分離変換素子は、
第１プリズム及び第２プリズムを備え、
第１プリズムと第２プリズムとは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
第１プリズムには、四分の一波長板及び第１反射ミラーが備えられているＰＳ偏光分離変換素子であって、
第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２プリズムの射出面から射出され、
第１プリズムから入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２プリズムに入射し、第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分が変換されたＰ偏光成分が射出される第２プリズムの射出面と同じ第２プリズムの射出面から射出されることを特徴とする。

本発明の第１の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子あるいは液晶表示装置組立体にあっては、第１プリズムから入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２プリズムに入射し、第２プリズムによって反射され、第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分が変換されたＰ偏光成分が射出される第２プリズムの射出面と同じ第２プリズムの射出面から射出される構成とすることができる。

上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子は、
（Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
（Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
を備えたＰＳ偏光分離変換素子であって、
第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る液晶表示装置組立体は、液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を照明するための光を射出する光源を備えた液晶表示装置組立体であって、
光源と液晶表示装置との間にＰＳ偏光分離変換素子が配置されており、
該ＰＳ偏光分離変換素子は、
（Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
（Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
を備えており、
第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子は、
（Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
（Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
を備えたＰＳ偏光分離変換素子であって、
第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る液晶表示装置組立体は、液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を照明するための光を射出する光源を備えた液晶表示装置組立体であって、
光源と液晶表示装置との間にＰＳ偏光分離変換素子が配置されており、
該ＰＳ偏光分離変換素子は、
（Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
（Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
を備えており、
第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とする。

本発明の第１の態様、第２の態様若しくは第３の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子あるいは液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明と略称する場合がある）にあっては、第２三角プリズム若しくは第２プリズム（以下、第２三角プリズム等と総称する）を構成する材料の屈折率に依るが、第２三角プリズムの第２斜面若しくは第２プリズムの反射面（以下、第２三角プリズムの第２斜面等と略称する）において、通常、全反射が生じるので、第２三角プリズムの第２斜面等に光を反射させるための特段の手段を設けることは不要である。但し、この場合には、第２三角プリズムの第２斜面等によって反射され、第２三角プリズム等から射出される光の光量（光強度）は、特に、制御されない。

一方、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子あるいは液晶表示装置組立体において、第２三角プリズムの第２斜面等によって反射され、第２三角プリズム等から射出される光の光量（光強度）を制御する場合には、第２三角プリズムの底面の第１の部分（若しくは第２プリズムの或る部分）から射出される光の強度と、第２三角プリズムの底面の第２の部分（若しくは第２プリズムの他の部分）から射出される光の強度とが略等しくなるように、第２三角プリズムの第２斜面等における光反射率を規定することが好ましい。ここで、第２三角プリズムの底面の第１の部分（若しくは第２プリズムの或る部分）から射出される光の強度Ｉ₁と、第２三角プリズムの底面の第２の部分（若しくは第２プリズムの他の部分）から射出される光の強度Ｉ₂とが略等しいとは、限定するものではないが、例えば、０．９７≦Ｉ₂／Ｉ₁≦１ であることを意味する。そして、この場合には、第２三角プリズムの第２斜面上、若しくは、偏光ビームスプリッターを通過した光のＰ偏光成分が反射される第２プリズムの部分の上には、第２反射ミラーが配置されており、第２反射ミラーの光反射率を調整することで第２三角プリズムの底面の第２の部分（若しくは第２プリズムの他の部分）から射出される光の強度を制御する形態とすることが好ましい。

ここで、第２反射ミラーを構成する膜として、例えば、増反射膜を挙げることができるが、第２反射ミラーによる光の反射率を制御し、第２三角プリズム等から射出される光の光量（光強度）を制御するといった観点からは、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の光を一部吸収する金属膜とすることが望ましい。一方、第１反射ミラーを構成する膜として、増反射膜を挙げることができる。ここで、増反射膜として、例えば、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜が順に積層された構造を有する銀増反射膜を例示することができる。また、ＳｉＯ₂等の低屈折率薄膜とＴｉＯ₂やＴａ₂Ｏ₅等の高屈折率薄膜とを数十層以上交互に積層した構造を有する誘電体多層反射膜、同様に屈折率の異なるサブミクロン厚さのポリマーフィルムを積層して作製される有機高分子多層薄膜型の反射膜を例示することもできる。

第１三角プリズム（第１プリズム）における四分の一波長板上への第１反射ミラーの配置、あるいは又、第２三角プリズムの第２斜面等への第２反射ミラーの配置は、第１反射ミラーや第２反射ミラーがシート状あるいはフィルム状、板状である場合、接着剤を用いる方法、ビス止めする方法、超音波接合で固着する方法、粘着剤を用いる方法等を挙げることができる。但し、第２三角プリズムの第２斜面は、第２三角プリズムを一般的な光学材料から作製した場合、空気との間で全反射条件を満たす場合があるので、そのような場合には、第２三角プリズムの第２斜面と第２反射ミラーとの間に空気層の隙間が生じないように、樹脂や粘着材で、第２三角プリズムの第２斜面と第２反射ミラーとを密着させて固定する必要がある。場合によっては、第１反射ミラーや第２反射ミラーを、真空蒸着法やスパッタリング法等の物理的基層成長法（ＰＶＤ法）にて、四分の一波長板上、あるいは又、第２反射ミラーの第２三角プリズムの第２斜面等上に成膜してもよい。

また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明において、四分の一波長板の光学軸を調整することで、第２三角プリズム等の底面の第１の部分から射出される光の強度を制御する形態とすることが好ましい。

本発明の第２の態様あるいは第３の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子あるいは液晶表示装置組立体において、限定するものではないが、第１三角プリズムは、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第１三角プリズムの第１斜面及び第２斜面は該略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第１三角プリズムの底面は該略直角二等辺三角形の底辺に相当し、第２三角プリズムは、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第２三角プリズムの第１斜面及び第２斜面は該略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第２三角プリズムの底面は該略直角二等辺三角形の底辺に相当する構成とすることができる。

第１三角プリズム（第１プリズム）、第２三角プリズム（第２プリズム）は、周知の光学ガラスから作製すればよい。また、これらのプリズムのそれぞれを、複数のプリズムの組合せから構成してもよい。即ち、複数のプリズムを例えば接着剤で接着して、１つのプリズムを作製してもよい。尚、直角プリズムの２つの斜面の成す角度は９０度である必要は無い。光線が入射、反射、屈折して所定の光学面を通るように構成し、ビームスプリッターで分離されたＰ偏光成分の光とＳ偏光成分の光が異なった光路を通っても第２三角プリズムの底面から略同じ方向へ射出することが重要である。場合によっては、プリズムの斜面と底面とが交わる部分、プリズムの２つの斜面が交わる部分は、稜線で構成されておらず、平面あるいは曲面から構成されていてもよい。

偏光ビームスプリッター（偏光膜とも呼ばれる）は、誘電体多層膜、誘電体高反射膜あるいはカットフィルターを、第１三角プリズムの底面に成膜することで、あるいは又、第２三角プリズムの第１斜面に成膜することで、あるいは又、第１プリズム上に成膜することで、あるいは又、第２プリズム上に成膜することで、得ることができる。尚、偏光ビームスプリッターにあっては、多層膜中で界面への入射角がブリュースタ角に一致するように、膜と下地（第１三角プリズム、あるいは、第２三角プリズム、あるいは、第１プリズム、あるいは、第２プリズム）の屈折率や入射角が設定されているのが一般的である。第１三角プリズムの底面／偏光ビームスプリッター／第２三角プリズムの第１斜面の配置構造は、第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とを例えば接着剤を用いて固定すればよいし、第１プリズム／偏光ビームスプリッター／第２プリズムの配置構造は、第１プリズムと第２プリズムとを例えば接着剤を用いて固定すればよい。

四分の一波長板は、水晶や方解石といった複屈折結晶から作製され、あるいは又、プラスチックから作製された周知の四分の一波長板とすればよい。四分の一波長板の第１三角プリズムの第２斜面上への配置、あるいは、第１プリズムへの配置は、例えば接着剤を用いて、四分の一波長板を、第１三角プリズムの第２斜面上、あるいは、第１プリズムへ固定すればよい。四分の一波長板に入射する光の光軸に対して四分の一波長板を回動させることによって、Ｓ偏光成分を有する光が四分の一波長板を通過したときの光の偏光状態は、円偏光となる場合もあるし、円偏光とはならない場合もある。従って、第１反射ミラーで反射され、再び、四分の一波長板を通過した光は、Ｐ偏光成分のみを有する場合もあるし、Ｓ偏光成分が含まれている場合もある。再び四分の一波長板を通過した光は、偏光ビームスプリッターに入射するが、このとき、Ｐ偏光成分だけでなく、Ｓ偏光成分が含まれている場合には、このＳ偏光成分は偏光ビームスプリッターによって反射され、第２三角プリズム（第２プリズム）には入射しない。従って、四分の一波長板の光学軸を調整することで、第２三角プリズムの底面の第１の部分（若しくは第２プリズムの或る部分）から射出される光の強度を制御することができる。

本発明の液晶表示装置組立体における液晶表示装置は、例えば、透明第１電極を備えたフロント・パネル、透明第２電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第１の基板と、第１の基板の内面に設けられた透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第１の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、透明第１電極上には配向膜が形成されている。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第２の基板と、第２の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第２の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第２電極を含む全面には配向膜が形成されている。フロント・パネルには、カラーフィルターが設けられていてもよい。液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。尚、スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたＭＯＳ型ＦＥＴや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といった３端子素子や、ＭＩＭ素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。あるいは又、複数の走査電極が第１の方向に延び、複数のデータ電極が第２の方向に延びる、所謂マトリックス電極構成を有する液晶表示装置とすることもできる。光源からの光は、ＰＳ偏光分離変換素子を経由して、第２の基板から入射し、第１の基板から射出される。

光源として、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する赤色発光素子、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光する緑色発光素子、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する青色発光素子、白色を発光する白色発光ダイオードを例示することができる。発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成することもできるし、半導体レーザから構成することもできる。

本発明の液晶表示装置組立体は、単色あるいはカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型とすることができる。液晶表示装置のフロント・パネル側には、拡大光学系（例えば、接眼レンズ）を配してもよい。単色あるいはカラー表示の直視型の液晶表示装置組立体として、より具体的には、所謂ビューファインダーを挙げることができる。液晶表示装置の駆動方法として、各光源の発光／非発光状態を時分割制御し、更に、液晶表示装置によって各光源から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、所謂フィールドシーケンシャル方式を採用してもよい。

カラー表示の直視型あるいはプロジェクション型液晶表示装置組立体は、例えば、
（ａ）赤色を発光する赤色発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）から成る赤色光源、本発明のＰＳ偏光分離変換素子、及び、赤色光源から射出され、本発明のＰＳ偏光分離変換素子を通過した赤色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである赤色表示の液晶表示装置、
（ｂ）緑色を発光する緑色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る緑色光源、本発明のＰＳ偏光分離変換素子、及び、緑色光源から射出され、本発明のＰＳ偏光分離変換素子を通過した緑色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである緑色表示の液晶表示装置、
（ｃ）青色を発光する青色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る青色光源、本発明のＰＳ偏光分離変換素子、及び、青色光源から射出され、本発明のＰＳ偏光分離変換素子を通過した青色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである青色表示の液晶表示装置、並びに、
（ｄ）これらの液晶表示装置から射出された通過した光を１つの光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム）、
を備えている。

あるいは又、カラー表示の直視型あるいはプロジェクション型液晶表示装置組立体は、例えば、
（ａ）赤色を発光する赤色発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）から成る赤色光源、及び、本発明のＰＳ偏光分離変換素子、
（ｂ）緑色を発光する緑色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る緑色光源、及び、本発明のＰＳ偏光分離変換素子、
（ｃ）青色を発光する青色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る青色光源、及び、本発明のＰＳ偏光分離変換素子、
（ｄ）３つのＰＳ偏光分離変換素子から射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム）、並びに、
（ｅ）ダイクロイック・プリズムを通過した光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである液晶表示装置、
を備えている。

あるいは又、カラー表示の直視型あるいはプロジェクション型液晶表示装置組立体は、例えば、白色を発光する発光素子（例えば、青色発光素子と蛍光体とが組み合わされた発光素子や、赤色発光素子／緑色発光素子／青色発光素子の組合せ）から成る光源、本発明のＰＳ偏光分離変換素子、及び、光源から射出され、本発明のＰＳ偏光分離変換素子を通過した白色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブとカラーフィルターが設けられた液晶表示装置から構成されている。

本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子、あるいは、本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る液晶表示装置組立体にあっては、第１プリズム若しくは第１三角プリズムに入射された光のＳ偏光成分は、Ｐ偏光成分に変換されて、第２プリズム若しくは第２三角プリズムから射出され、第１プリズム若しくは第１三角プリズムに入射された光のＰ偏光成分も、第２プリズム若しくは第２三角プリズムから射出されるので、簡素な構造であり、しかも、小型化を図ることができるし、ＰＳ偏光分離変換素子の光が射出される部分である第２プリズム若しくは第２三角プリズムの構成、構造に特段の差異が無く、第２プリズム若しくは第２三角プリズムの底面の或る部分から射出される光の強度と、第２プリズム若しくは第２三角プリズムの底面の他の部分から射出される光の強度との間の差異を少なくすることができるし、更には、この差異を出来るだけ少なくするような制御を行うことが可能となる。

また、本発明の第３の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子、あるいは、本発明の第３の態様に係る液晶表示装置組立体にあっては、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、Ｐ偏光成分に変換されて第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されるので、簡素な構造であり、しかも、小型化を図ることができるし、ＰＳ偏光分離変換素子の光が射出される第２三角プリズムの部分の構成、構造に特段の差異が無く、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出される光の強度と、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出される光の強度との間の差異を少なくすることができる。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

実施例１は、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子及び液晶表示装置組立体に関する。実施例１のＰＳ偏光分離変換素子の模式的な断面図、及び、実施例１の液晶表示装置組立体の概念図を図１の（Ａ）に示す。尚、実施例１の液晶表示装置組立体は、直視型あるいはプロジェクション型である。

実施例１の液晶表示装置組立体は、カラー液晶表示装置４１、及び、この液晶表示装置４１を照明するための光を射出する光源４０を備えており、光源４０とカラー液晶表示装置４１との間にＰＳ偏光分離変換素子１が配置されている。より具体的には、実施例１のカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型液晶表示装置組立体は、例えば、白色を発光する発光素子（例えば、青色発光素子と蛍光体とが組み合わされた発光素子や、赤色発光素子／緑色発光素子／青色発光素子の組合せ）から成る光源４０、ＰＳ偏光分離変換素子１、及び、光源４０から射出され、ＰＳ偏光分離変換素子１を通過した白色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブとカラーフィルターが設けられた透過型のカラー液晶表示装置４１から構成されている。

実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１は、本発明の第１の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子の構成要件に沿って説明すると、第１プリズム１０及び第２プリズム２０を備えており、第１プリズム１０と第２プリズム２０とは、偏光ビームスプリッター３０の偏光分離面を介して対向して配置されている。また、第１プリズム１０には、四分の一波長板３１及び第１反射ミラー３２が備えられている。そして、光源４０から射出され、第１プリズム１０に入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０によって反射され、四分の一波長板３１を通過し、第１反射ミラー３２によって反射され、再び、四分の一波長板３１を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッター３０を通過し、第２プリズム２０の射出面から射出される。一方、光源４０から射出され、第１プリズム１０から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０を通過して、第２プリズム２０に入射し、第１プリズム１０に入射された光のＳ偏光成分が変換されたＰ偏光成分が射出される第２プリズム２０の射出面と同じ第２プリズム２０の射出面から射出される。より具体的には、第２プリズム２０に入射した光のＰ偏光成分は第２プリズム２０によって反射されるが、偏光ビームスプリッター３０を通過した光のＰ偏光成分が反射される第２プリズム２０の部分には、第２反射ミラー３３が配置されている。

あるいは又、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１は、本発明の第２の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子の構成要件に沿って説明すると、第１斜面１１、第２斜面１２、及び、底面１３を少なくとも有する第１三角プリズム１０、並びに、第１斜面２１、第２斜面２２、及び、底面２３を少なくとも有する第２三角プリズム２０を備えている。

ここで、実施例１にあっては、第１三角プリズム１０は、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第１三角プリズム１０の第１斜面１１及び第２斜面１２はこの略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第１三角プリズム１０の底面１３はこの略直角二等辺三角形の底辺に相当する。第２三角プリズム２０も、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第２三角プリズム２０の第１斜面２１及び第２斜面２２はこの略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第２三角プリズム２０の底面２３はこの略直角二等辺三角形の底辺に相当する。

第１三角プリズム１０の底面１３と第２三角プリズム２０の第１斜面２１とは、偏光ビームスプリッター（偏光膜）３０の偏光分離面を介して対向して配置されている。また、第１三角プリズム１０の第２斜面１２上には四分の一波長板３１が配置されており、四分の一波長板３１上には第１反射ミラー３２が配置されている。そして、光源４０から射出され、第１三角プリズム１０の第１斜面１１から入射された光（ランダムな偏光状態あるいは無偏光状態にある）のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０によって第１三角プリズム１０の第２斜面１２に向かって反射され、四分の一波長板３１を通過し、第１反射ミラー３２によって反射され、再び、四分の一波長板３１を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッター３０を通過し、第２三角プリズム２０の底面２３の第１の部分２３Ａから射出される。一方、光源４０から射出され、第１三角プリズム１０の第１斜面１１から入射された光（ランダムな偏光状態あるいは無偏光状態にある）のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター３０を通過して、第２三角プリズム２０の第２斜面２２によって反射され、第２三角プリズム２０の底面２３の第２の部分２３Ｂから射出される。

実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１にあっては、光源４０から射出される光の主光線（単位立体角当たり最も高い光強度を有する光束を指し、以下においても同様である）の方向θ₀と、ＰＳ偏光分離変換素子１から射出され、液晶表示装置４１に入射する光の主光線の方向θ₁とは、例えば、｜θ₀−θ₁｜＝９０度±５度の範囲内にある。

尚、以下の説明において、第１三角プリズム１０及び第１プリズム１０を纏めて第１三角プリズム１０と呼び、第２三角プリズム２０及び第２プリズム２０を纏めて第２三角プリズム２０と呼ぶ。また、図１の（Ａ）において、あるいは又、後述する図２の（Ｂ）、図３の（Ａ）、図３の（Ｂ）において、第２三角プリズム２０，１２０の底面２３，１２３の第１の部分２３Ａ，１２３Ａと第２の部分２３Ｂ，１２３Ｂとは分離しているように描かれているが、実際には、第１の部分２３Ａ，１２３Ａと第２の部分２３Ｂ，１２３Ｂとは部分的に重なり合っており、これによって、第２三角プリズム２０の底面２３，１２３の第１の部分２３Ａ，１２３Ａから射出される光の強度と、第２三角プリズム２０の底面２３，１２３の第２の部分２３Ｂ，１２３Ｂから射出される光の強度との間の差異を少なくすることができる。

ここで、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１にあっては、第２三角プリズム２０の底面２３の第１の部分２３Ａから射出される光の強度と、第２三角プリズム２０の底面２３の第２の部分２３Ｂから射出される光の強度とが略等しくなるように、第２三角プリズム２０の第２斜面２２における光反射率が規定されている。より具体的には、第２三角プリズム２０の第２斜面２２（偏光ビームスプリッター３０を通過した光のＰ偏光成分が反射される第２プリズム２０の部分）上には、第２反射ミラー３３が配置されており、第２反射ミラー３３の光反射率を調整することで、第２三角プリズム２０の底面２３の第２の部分２３Ｂから射出される光の強度が制御される。より具体的には、第２反射ミラー３３は、反射率約９３％の銀（Ａｇ）薄膜から成り、真空蒸着法に基づき第２三角プリズム２０の第２斜面２２上に成膜されている。

また、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１にあっては、四分の一波長板３１の光学軸を調整することで、第２三角プリズム２０の底面２３の第１の部分２３Ａから射出される光の強度が制御される。

具体的には、光学ガラスから作製された第２三角プリズム２０の第２斜面２２上に第２反射ミラー３３を成膜しておく。一方、誘電体多層膜から成る偏光ビームスプリッター３０を、例えば、光学ガラスから作製された第１三角プリズム１０の底面１３に成膜しておく。更には、シート状の第１反射ミラー３２を、接着剤（図示せず）を用いて四分の一波長板３１上へ取り付けておく。そして、第１三角プリズム１０の底面１３と第２三角プリズム２０の第１斜面２１とを接着剤（図示せず）を用いて固定する。次いで、四分の一波長板３１を、第１三角プリズム１０の第２斜面１２上に、接着剤（図示せず）を用いて仮止めする。そして、光源４０から第１三角プリズム１０の第１斜面１１に光を入射させ、第２三角プリズム２０の底面２３の第１の部分２３Ａから射出される光の強度と、第２三角プリズム２０の底面２３の第２の部分２３Ｂから射出される光の強度とを測定する。そして、これらの光の強度が概ね同じとなるように、四分の一波長板３１の光学軸を調整する。具体的には、四分の一波長板３１を回動させて、これらの光の強度が概ね同じとなるように調整する。その後、接着剤を固化させて、四分の一波長板３１を第１三角プリズム１０の第２斜面１２上に固定する。

その後、光源４０とカラー液晶表示装置４１との間に、ＰＳ偏光分離変換素子１を配置する。具体的には、光源４０から射出された光が第１三角プリズム１０の第１斜面１１に入射し、第２三角プリズム２０の底面２３から射出されたＰ偏光成分を有する光がカラー液晶表示装置４１の背面（リア・パネル側）を照明するように、光源４０、ＰＳ偏光分離変換素子１及びカラー液晶表示装置４１を配置する。カラー液晶表示装置４１とＰＳ偏光分離変換素子１との間には、隙間があってもよいし、無くともよい。後述する実施例２〜実施例４においても同様である。

カラー液晶表示装置４１は、例えば、図４に模式的な一部断面図を示すように、透明第１電極５４を備えたフロント・パネル５０、透明第２電極６４を備えたリア・パネル６０、及び、フロント・パネル５０とリア・パネル６０との間に配された液晶材料４２から成る。

フロント・パネル５０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板５１と、第１の基板５１の外面に設けられた偏光フィルム５６とから構成されている。第１の基板５１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層５３によって被覆されたカラーフィルター５２が設けられ、オーバーコート層５３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）５４が形成され、透明第１電極５４上には配向膜５５が形成されている。一方、リア・パネル６０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板６１と、第２の基板６１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、高温ポリシリコンタイプの薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）６２と、スイッチング素子６２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）６４と、第２の基板６１の外面に設けられた偏光フィルム６６とから構成されている。透明第２電極６４を含む全面には配向膜６５が形成されている。フロント・パネル５０とリア・パネル６０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子６２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号６７は、スイッチング素子６２とスイッチング素子６２との間に設けられた絶縁層である。

尚、透過型のカラー液晶表示装置４１を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。また、後述する実施例２〜実施例４においても、液晶表示装置４１の構成、構造は同様とすることができる。

こうして得られた実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１において、光源４０から第１三角プリズム１０の第１斜面１１に光を入射させ、第２三角プリズム２０の底面２３の第１の部分２３Ａから射出される光の強度と、第２三角プリズム２０の底面２３の第２の部分２３Ｂから射出される光の強度とを測定した結果を図５の（Ａ）に示す。

一方、図７に模式的な断面図を示す比較例のＰＳ偏光分離変換素子において、第１の部分及び第２の部分から射出された光の強度の測定結果を、図５の（Ｂ）に示す。ここで、比較例のＰＳ偏光分離変換素子４００においては、光源からの光（図７においては、この光を、アルファベット「Ｎ」が付された実線の矢印で示す）のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター４０１を通過して、反射ミラー４０２によって反射され、ＰＳ偏光分離変換素子４００の第２の部分から射出される。図７においては、この光を、アルファベット「Ｐ」が付された点線の矢印で示す。一方、光源からの光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター４０１で反射され、二分の一波長板４０３を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、ＰＳ偏光分離変換素子４００の第１の部分から射出される。図７においては、この光を、アルファベット「Ｓ」及び「Ｐ」が付された実線の矢印で示す。

図５の（Ａ）及び（Ｂ）の比較から、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１においては、ＰＳ偏光分離変換素子１の光が射出される部分２３Ａ，２３Ｂの構成、構造に特段の差異が無く、しかも、第２反射ミラー３３の光反射率、及び、四分の一波長板３１の光学軸を調整しているので、第２三角プリズム２０の底面２３の第１の部分２３Ａから射出される光の強度と、第２三角プリズム２０の底面２３の第２の部分２３Ｂから射出される光の強度とが概ね等しくなっていることが判る。具体的には、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１において、第１の部分２３Ａから射出される光の強度と第２の部分２３Ｂから射出される光の強度との間には、４％程度の差しか認められなかった。一方、比較例のＰＳ偏光分離変換素子においては、ＰＳ偏光分離変換素子の光が射出される部分の構成、構造に差異が存在するので、第１の部分から射出される光の強度と第２の部分から射出される光の強度との間には、１３％程度もの差が認められた。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２における液晶表示装置組立体は、図１の（Ｂ）に示すように、カラー表示のプロジェクション型であり、
（ａ）赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する赤色発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）から成る赤色光源４０Ｒ、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１Ｒ、及び、赤色光源４０Ｒから射出され、ＰＳ偏光分離変換素子１Ｒを通過した赤色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである赤色表示の液晶表示装置４１Ｒ、
（ｂ）緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光する緑色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る緑色光源４０Ｇ、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１Ｇ、及び、緑色光源４０Ｇから射出され、ＰＳ偏光分離変換素子１Ｇを通過した緑色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである緑色表示の液晶表示装置４１Ｇ、
（ｃ）青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する青色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る青色光源４０Ｂ、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１Ｂ、及び、青色光源４０Ｂから射出され、ＰＳ偏光分離変換素子１Ｂを通過した青色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである青色表示の液晶表示装置４１Ｂ、並びに、
（ｄ）これらの液晶表示装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂから射出された通過した光を１つの光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム７０）、
を備えている。

尚、ダイクロイック・プリズム７０には、液晶表示装置４１Ｒからの赤色を反射する反射膜７１Ｒ、及び、液晶表示装置４１Ｂからの青色を反射する反射膜７１Ｂが設けられている。後述する実施例３〜実施例４においても同様である。

このような実施例２における液晶表示装置組立体にあっては、通常の駆動方式を採用してもよいし、各光源４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、液晶表示装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂによって各光源４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、所謂フィールドシーケンシャル方式を採用してもよい。後述する実施例３〜実施例４においても同様である。

実施例３も、実施例１の変形である。実施例３における液晶表示装置組立体は、図２の（Ａ）に示すように、カラー表示の直視型あるいはプロジェクション型であり、
（ａ）赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する赤色発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）から成る赤色光源４０Ｒ、及び、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１Ｒ、
（ｂ）緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光する緑色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る緑色光源４０Ｇ、及び、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１Ｇ、
（ｃ）青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する青色発光素子（例えば、ＧａＮ系半導体発光素子）から成る青色光源４０Ｂ、及び、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子１Ｂ、
（ｄ）３つのＰＳ偏光分離変換素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム７０）、並びに、
（ｅ）ダイクロイック・プリズム７０を通過した光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである液晶表示装置４１、
を備えている。尚、参照番号４０Ｍは、青色光源４０Ｂ及び緑色光源４０Ｇから射出された青色光及び緑色光をＰＳ偏光分離変換素子１Ｂ及びＰＳ偏光分離変換素子１Ｇに入射させるための両面反射鏡である。

実施例４は、本発明の第１の態様及び第３の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子及び液晶表示装置組立体に関する。実施例４のＰＳ偏光分離変換素子の模式的な断面図、及び、実施例４の液晶表示装置組立体の概念図を図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。尚、実施例４の液晶表示装置組立体も、直視型あるいはプロジェクション型である。

実施例４の液晶表示装置組立体も、カラー液晶表示装置４１、及び、この液晶表示装置４１を照明するための光を射出する光源４０を備えており、光源４０とカラー液晶表示装置４１との間にＰＳ偏光分離変換素子１０１が配置されている。より具体的には、実施例４のカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型液晶表示装置組立体は、例えば、白色を発光する発光素子（例えば、青色発光素子と蛍光体とが組み合わされた発光素子や、赤色発光素子／緑色発光素子／青色発光素子の組合せ）から成る光源４０、ＰＳ偏光分離変換素子１０１、及び、光源４０から射出され、ＰＳ偏光分離変換素子１０１を通過した白色光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブとカラーフィルターが設けられたカラー液晶表示装置４１から構成されている。

実施例４のＰＳ偏光分離変換素子１０１は、本発明の第１の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子の構成要件に沿って説明すると、第１プリズム１１０及び第２プリズム１２０を備えており、第１プリズム１１０と第２プリズム１２０とは、偏光ビームスプリッター１３０の偏光分離面を介して対向して配置されている。また、第１プリズム１１０には、四分の一波長板１３１及び第１反射ミラー１３２が備えられている。そして、第１プリズム１１０に入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１３０によって反射され、四分の一波長板１３１を通過し、第１反射ミラー１３２によって反射され、再び、四分の一波長板１３１を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッター１３０を通過し、第２プリズム１２０の射出面から射出される。一方、第１プリズム１１０から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１３０を通過して、第２プリズム１２０に入射し、第１プリズム１１０に入射された光のＳ偏光成分が変換されたＰ偏光成分が射出される第２プリズム１２０の射出面と同じ第２プリズム１２０の射出面から射出される。尚、四分の一波長板１３１を通過することでＰ偏光成分に変換された光は、偏光ビームスプリッター１３０を通過して第２プリズム１２０に入射し、第２プリズム１２０によって反射され、第２プリズム１２０から射出される。

あるいは又、実施例４のＰＳ偏光分離変換素子１０１は、本発明の第３の態様に係るＰＳ偏光分離変換素子の構成要件に沿って説明すると、第１斜面１１１、第２斜面１１２、及び、底面１１３を少なくとも有する第１三角プリズム１１０、並びに、第１斜面１２１、第２斜面１２２、及び、底面１２３を少なくとも有する第２三角プリズム１２０を備えている。

ここで、実施例４にあっても、第１三角プリズム１１０は、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第１三角プリズム１１０の第１斜面１１１及び第２斜面１１２はこの略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第１三角プリズム１１０の底面１１３はこの略直角二等辺三角形の底辺に相当する。一方、第２三角プリズム１２０は、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第２三角プリズム１２０の第１斜面１２１及び第２斜面１２２はこの略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第２三角プリズム１２０の底面１２３はこの略直角二等辺三角形の底辺に相当する。

第１三角プリズム１１０の底面１１３と第２三角プリズム１２０の第１斜面１２１とは、偏光ビームスプリッター（偏光膜）１３０の偏光分離面を介して対向して配置されている。また、第１三角プリズム１１０の第２斜面１１２上には四分の一波長板１３１が配置されており、四分の一波長板１３１上には第１反射ミラー１３２が配置されている。そして、光源４０から射出され、第１三角プリズム１１０の第１斜面１１１から入射された光（ランダムな偏光状態あるいは無偏光状態にある）のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１３０によって第１三角プリズム１１０の第２斜面１１２に向かって反射され、四分の一波長板１３１を通過し、第１反射ミラー１３２によって反射され、再び、四分の一波長板１３１を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッター１３０を通過し、第２三角プリズム１２０の第２斜面１２２によって反射され、第２三角プリズム１２０の底面１２３の第１の部分１２３Ａから射出される。一方、光源４０から射出され、第１三角プリズム１１０の第１斜面１１１から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１３０を通過して、第２三角プリズム１２０の底面１２３の第２の部分１２３Ｂから射出される。図３の（Ａ）に示す例にあっては、第２三角プリズム１２０の第２斜面１２２（偏光ビームスプリッター１３０を通過した光のＰ偏光成分が反射される第２プリズム１２０の部分）上には、第２反射ミラー１３３が配置されている。一方、図３の（Ｂ）に示す例にあっては、第２反射ミラー１３３の配置は省略している。

実施例４のＰＳ偏光分離変換素子１０１にあっては、光源４０から射出される光の主光線の方向θ₀と、ＰＳ偏光分離変換素子１０１から射出され、液晶表示装置４１に入射する光の主光線の方向θ₁とは、例えば、｜θ₀−θ₁｜＝０度±５度の範囲内にある。

以上の点を除き、実施例４のＰＳ偏光分離変換素子１０１、光源４０、液晶表示装置４１、液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例１、あるいは、実施例２、実施例３にて説明したＰＳ偏光分離変換素子１、光源４０、液晶表示装置４１、液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明したＰＳ偏光分離変換素子、液晶表示装置、液晶表示装置組立体、光源の形状、構成、構造、構成材料等は例示であり、適宜変更することができる。場合によっては、図２の（Ｂ）に示すように、第２反射ミラー３３を省略することができる。また、実施例１において説明したＰＳ偏光分離変換素子１と実施例４において説明したＰＳ偏光分離変換素子１０１とを適宜、組み合わせて液晶表示装置組立体を構成してもよい。即ち、例えば、図３の（Ａ）あるいは（Ｂ）に示したＰＳ偏光分離変換素子１０１を、図１の（Ｂ）あるいは図２の（Ａ）に示した液晶表示装置組立体における１つのＰＳ偏光分離変換素子１（例えば、ＰＳ偏光分離変換素子１Ｇ）と置き換えてもよい。

図１の（Ａ）は、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子の模式的な断面図、及び、実施例１の液晶表示装置組立体の概念図であり、図１の（Ｂ）は、実施例２の液晶表示装置組立体の概念図である。 図２の（Ａ）は、実施例３の液晶表示装置組立体の概念図であり、図２の（Ｂ）は、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子の変形例の模式的な断面図、及び、実施例１の液晶表示装置組立体の変形例の概念図である。 図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例４のＰＳ偏光分離変換素子の模式的な断面図である。 図４は、カラー液晶表示装置の一例の模式的な一部断面図である。 図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１のＰＳ偏光分離変換素子における第２三角プリズムの底面の第１の部分及び第２の部分から射出される光強度の測定結果を模式的に示す図、及び、図７に示すＰＳ偏光分離変換素子の比較例における第１の部分及び第２の部分から射出される光強度の測定結果を模式的に示す図である。 図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、従来のＰＳ偏光分離変換素子の模式的な断面図である。 図７は、比較例のＰＳ偏光分離変換素子の模式的な断面図である。

符号の説明

１，１０１・・・ＰＳ偏光分離変換素子、１０，１１０・・・第１三角プリズム（第１プリズム）、１１，１１１・・・第１三角プリズムの第１斜面、１２，１１２・・・第１三角プリズムの第２斜面、１３，１１３・・・第１三角プリズムの底面、２０，１２０・・・第２三角プリズム（第２プリズム）、２１，１２１・・・第２三角プリズムの第１斜面、２２，１２２・・・第２三角プリズムの第２斜面、２３，１２３・・・第２三角プリズムの底面、２３Ａ，１２３Ａ・・・第２三角プリズムの底面の第１の部分、２３Ｂ，１２３Ｂ・・・第２三角プリズムの底面の第２の部分、３０，１３０・・・偏光ビームスプリッター、３１，１３１・・・四分の一波長板、３２，１３２・・・第１反射ミラー、３３，１３３・・・第２反射ミラー、４０，４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ・・・光源、４０Ｍ・・・両面反射鏡、４１，４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ・・・カラー液晶表示装置、４２・・・液晶材料、５０・・・フロント・パネル、５１・・・第１の基板、５２・・・カラーフィルター、５３・・・オーバーコート層、５４・・・透明第１電極（共通電極）、５５・・・配向膜、５６・・・偏光フィルム、６０・・・リア・パネル、６１・・・第２の基板、６２・・・スイッチング素子、６４・・・透明第２電極（画素電極）、６５・・・配向膜、６６・・・偏光フィルム、７０・・・ダイクロイック・プリズム、７１Ｒ，７１Ｂ・・・反射膜

Claims (13)

1. 第１プリズム及び第２プリズムを備え、
   第１プリズムと第２プリズムとは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
   第１プリズムには、四分の一波長板及び第１反射ミラーが備えられているＰＳ偏光分離変換素子であって、
   第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２プリズムの射出面から射出され、
   第１プリズムから入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２プリズムに入射し、第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分が変換されたＰ偏光成分が射出される第２プリズムの射出面と同じ第２プリズムの射出面から射出されることを特徴とするＰＳ偏光分離変換素子。
2. 第１プリズムから入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２プリズムに入射し、第２プリズムによって反射され、第２プリズムの前記射出面から射出されることを特徴とする請求項１に記載のＰＳ偏光分離変換素子。
3. 偏光ビームスプリッターを通過した光のＰ偏光成分が反射される第２プリズムの部分には、第２反射ミラーが配置されていることを特徴とする請求項２に記載のＰＳ偏光分離変換素子。
4. （Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
   （Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
   を備えたＰＳ偏光分離変換素子であって、
   第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
   第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
   第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
   第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とするＰＳ偏光分離変換素子。
5. 第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出される光の強度と、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出される光の強度とが略等しくなるように、第２三角プリズムの第２斜面における光反射率を規定することを特徴とする請求項４に記載のＰＳ偏光分離変換素子。
6. 第２三角プリズムの第２斜面上には、第２反射ミラーが配置されており、
   該第２反射ミラーの光反射率を調整することで、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出される光の強度を制御することを特徴とする請求項５に記載のＰＳ偏光分離変換素子。
7. 四分の一波長板の光学軸を調整することで、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出される光の強度を制御することを特徴とする請求項４に記載のＰＳ偏光分離変換素子。
8. 第１三角プリズムは、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第１三角プリズムの第１斜面及び第２斜面は該略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第１三角プリズムの底面は該略直角二等辺三角形の底辺に相当し、
   第２三角プリズムは、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第２三角プリズムの第１斜面及び第２斜面は該略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第２三角プリズムの底面は該略直角二等辺三角形の底辺に相当することを特徴とする請求項４に記載のＰＳ偏光分離変換素子。
9. （Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
   （Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
   を備えたＰＳ偏光分離変換素子であって、
   第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
   第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
   第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
   第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とするＰＳ偏光分離変換素子。
10. 第１三角プリズムは、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第１三角プリズムの第１斜面及び第２斜面は該略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第１三角プリズムの底面は該略直角二等辺三角形の底辺に相当し、
    第２三角プリズムは、断面形状が略直角二等辺三角形である直角プリズムから成り、第２三角プリズムの第１斜面及び第２斜面は該略直角二等辺三角形の２つの斜辺に相当し、第２三角プリズムの底面は該略直角二等辺三角形の底辺に相当することを特徴とする請求項９に記載のＰＳ偏光分離変換素子。
11. 液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を照明するための光を射出する光源を備えた液晶表示装置組立体であって、
    光源と液晶表示装置との間にＰＳ偏光分離変換素子が配置されており、
    該ＰＳ偏光分離変換素子は、
    第１プリズム及び第２プリズムを備え、
    第１プリズムと第２プリズムとは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
    第１プリズムには、四分の一波長板及び第１反射ミラーが備えられているＰＳ偏光分離変換素子であって、
    第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２プリズムの射出面から射出され、
    第１プリズムから入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２プリズムに入射し、第１プリズムに入射された光のＳ偏光成分が変換されたＰ偏光成分が射出される第２プリズムの射出面と同じ第２プリズムの射出面から射出されることを特徴とする液晶表示装置組立体。
12. 液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を照明するための光を射出する光源を備えた液晶表示装置組立体であって、
    光源と液晶表示装置との間にＰＳ偏光分離変換素子が配置されており、
    該ＰＳ偏光分離変換素子は、
    （Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
    （Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
    を備えており、
    第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
    第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
    光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
    光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とする液晶表示装置組立体。
13. 液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を照明するための光を射出する光源を備えた液晶表示装置組立体であって、
    光源と液晶表示装置との間にＰＳ偏光分離変換素子が配置されており、
    該ＰＳ偏光分離変換素子は、
    （Ａ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第１三角プリズム、並びに、
    （Ｂ）第１斜面、第２斜面、及び、底面を少なくとも有する第２三角プリズム、
    を備えており、
    第１三角プリズムの底面と第２三角プリズムの第１斜面とは、偏光ビームスプリッターの偏光分離面を介して対向して配置されており、
    第１三角プリズムの第２斜面上には四分の一波長板が配置されており、四分の一波長板上には第１反射ミラーが配置されており、
    光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッターによって第１三角プリズムの第２斜面に向かって反射され、四分の一波長板を通過し、第１反射ミラーによって反射され、再び、四分の一波長板を通過することで、Ｐ偏光成分に変換され、偏光ビームスプリッターを通過し、第２三角プリズムの第２斜面によって反射され、第２三角プリズムの底面の第１の部分から射出され、
    光源から射出され、第１三角プリズムの第１斜面から入射された光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッターを通過して、第２三角プリズムの底面の第２の部分から射出されることを特徴とする液晶表示装置組立体。