(57)【要約】【課題】  本発明は、１００×１００ｍｍ以上というような、大面積ディスプレイに用いることが可能で、かつ１ｍｍ以下の厚みで用いることができる、ディスプレイ用高透過率の偏光変換素子を作製する。【解決手段】  本発明の偏光変換素子は、入射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する複屈折層と、Ｐ偏光とＳ偏光のうち一方の偏光方向を変調させて両方の偏光方向を一致させる変調手段とを有している。更に、本発明の偏光変換素子における複屈折層は配向された液晶から構成されており、複屈折層の出射側にてＰ偏光とＳ偏光とを同じ方向に向けることに特徴がある。よって、素子全体の厚みを薄くすることができ、また入射光を非常に高い効率で偏光変換して出射させ得ることが可能となった。更に、全入射光の内のＳ偏光を非常に少ないロスで、Ｐ偏光に変換して出射させ得ることが可能となった。【選択図】        図１
2006301657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する複屈折層と、
前記Ｐ偏光と前記Ｓ偏光のうち一方の偏光方向を変調させて両方の偏光方向を一致させる変調手段とを有し、
前記複屈折層は配向された液晶から構成されており、前記複屈折層の出射側にて前記Ｐ偏光と前記Ｓ偏光とを同じ方向に向けることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項２】
前記複屈折層の入射側に入射光を収束させるレンズ手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の偏光変換素子。
【請求項３】
前記液晶は側鎖型液晶であることを特徴とする請求項１又は２記載の偏光変換素子。
【請求項４】
前記複屈折層の入射側に反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏光変換素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の偏光変換素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏光変換素子及び当該偏光変換素子を用いた表示装置に関し、詳細には入射無偏光を直線偏光に変換して出射させる機能を有する薄型の偏光変換素子及び当該偏光変換素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶プロジェクターには、明るい画像を得るために光利用効率の高い偏光変換素子が用いられる。このような光の旋光性を利用した液晶ディスプレイは、Ｐ偏光またはＳ偏光の一方のみの直線偏光を用い、どちらかの直線偏光の通過または遮断によって画像のコントラストを得るものであった。しかし、この場合簡便に直線偏光を得るためには、吸収型偏光板を用いるために、５０％以上の透過率を得ることは不可能であり、暗い画像を得ることしかできなかった。これに対して、近年Ｓ偏光もＰ偏光に変換して用いられる方式が、例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３等に提案されている。また、液晶プロジェクターではこれらの方式を用いて既に実用化されている。
【０００３】
また、ＬＣＤや光学素子として用いる偏光子としてビームプリッタのようにＰ偏光またはＳ偏光に対する屈折率が異なるために、Ｐ偏光またはＳ偏光を分離し、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させた後、１／２波長板を用いて、Ｐ偏光に変換して利用することを提案されている。この提案によれば、偏光変換層として、高屈折率層と低屈折率層を繰り返す、構造的複屈折率膜を用いている。この構造的複屈折率膜を用いたことにより薄膜法で作製するため従来より素子を薄くすることができた。
【特許文献１】特開平７−２１８７２０号公報
【特許文献２】特開平９−１４５９２６号公報
【特許文献３】特開平９−２１４９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例において、△ｎ（ＳとＰ波の屈折率差）が０．１程度であり、膜厚みは数十μｍが必要となって、複屈折率は目的とする薄型画像デバイスを得るには必ずしも十分ではなかった。また、透明支持体の片側にマイクロレンズと複屈折層、反対側に液晶位相板を設けたために、同様に全体として厚くならざるを得なかった。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、１００×１００ｍｍ以上というような、大面積ディスプレイに用いることが可能で、かつ１ｍｍ以下の厚みで用いることができる、ディスプレイ用高透過率の偏光変換素子を作製することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明の偏光変換素子は、入射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する複屈折層と、Ｐ偏光とＳ偏光のうち一方の偏光方向を変調させて両方の偏光方向を一致させる変調手段とを有している。更に、本発明の偏光変換素子における複屈折層は配向された液晶から構成されており、複屈折層の出射側にてＰ偏光とＳ偏光とを同じ方向に向けることに特徴がある。よって、素子全体の厚みを薄くすることができ、また入射光を非常に高い効率で偏光変換して出射させ得ることが可能となった。更に、全入射光の内のＳ偏光を非常に少ないロスで、Ｐ偏光に変換して出射させ得ることが可能となった。
【０００７】
また、複屈折層の入射側に入射光を収束させるレンズ手段を設けたことにより、素子全体をより一層薄くすることができる。
【０００８】
更に、液晶は側鎖型液晶であることが好ましい。
【０００９】
また、複屈折層の入射側に反射防止膜を設けたことにより、素子への入射光の反射を防止できて、有効に光を利用できるので高いコントラストを得ることが可能になった。
【００１０】
更に、別の発明としての表示装置は、上記偏光変換素子を備えたことに特徴があり、薄型の表示装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の偏光変換素子によれば、入射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する複屈折層と、Ｐ偏光とＳ偏光のうち一方の偏光方向を変調させて両方の偏光方向を一致させる変調手段とを有していることにより、大幅に薄型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の偏光変換素子の基本構成を示す概略断面図である。同図において、偏光変換素子１は、入射光を絞るためのストライプ状マイクロレンズアレイ１１と、入射光の反射を防止して透過光量を増大させる反射防止膜１２と、複屈折性を有する複屈折膜１３と、ストライプ状に旋光性と非旋光性機能を付与された液晶波長板１４とを含んで構成されている。このような構成を有する本発明の偏光変換素子１は上記機能膜を支える可視光に透明な基板がないために大幅に薄型化できる。
【００１３】
次に、本発明の偏光変換素子の動作について図１を用いて説明する。
いわゆる自然光は無偏光と言われ、光の偏光方向は一定ではない。この自然光は凸レンズ機能を有するマイクロレンズアレイ１１によって絞られる。マイクロレンズアレイ１１の表面や複屈折膜１３の表面には反射防止膜１２が設けられている。マイクロレンズアレイ１１のストライプ方向に平行な偏光面を有する直線偏光をＰ偏光とよび、直角な直線偏光をＳ偏光とよぶと、無偏光な入射光波の複屈折膜１３の表面でＰとＳ偏光に分離される。この分離角度（図中のα）は、例えば五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の斜め配向した柱状構造をもつ膜を用いたために８度程度であったが、本発明では例えばネマティック液晶の基板面に水平配向した膜（△ｎ（ＳとＰ波の屈折率差）が０．２程度と大きい）を用いるので、同等の分離角度を得るのに約半分の厚みで良いこととなる。
【００１４】
そして、分離した光の一方の直線偏光をＰ偏光とすると、Ｐ偏光は図１の複屈折膜１３を直進する。しかし、Ｓ偏光は図１に示したように、分離してさらに複屈折膜１３の裏面でＰ偏光と平行となる方向に直進する。複屈折膜１３の裏面には液晶層があり、ストライプ状に旋光性機能を付与されている。旋光性と非旋光性機能は例えば等間隔に配置される。なお必ずしも等間隔でなくても良い。複屈折膜１３を通過したＳ偏光は、液晶を配向した１／２波長板である液晶波長板１４を通過するように距離ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｄ’が決められる。液晶波長板１４を通過したＳ偏光は９０度偏光面が回転するので、透明基板を通過する光はほとんどがＰ偏光となる。なお、素子表面から入射する光のほとんどは、マイクロレンズアレイ１１によって絞られて非旋光性の液晶層の方向に進ように作製される。
【００１５】
以上のように、本発明では高複屈折性透明膜として配向液晶層を用いたので、複屈折率が従来よりも更に大きくでき、従って膜厚を薄くできる。配向液晶層は液晶ポリマーを基板上（本発明ではマイクロレンズアレイ）に塗布して、配向処理をするだけであるので、ＣＤＶ法、ＰＶＤ法などの従来の薄膜法より容易に作製可能である。
【００１６】
また、本発明では図１のマイクロレンズアレイ１１に透明プラスチック、例えばアクリルやポリカーボネートを用いるので、マイクロレンズの反対側に配向液晶層と、更にその上に液晶位相板を設けた構造とすることが可能で、別に支持体としての基板を用いる必要がない。よって、より薄い偏光変換素子とすることができる。
【００１７】
以下では本発明に用いる各構成要素に関して詳細に説明すると、本発明では数十から数ｍｍ、好ましくは数十から１００μｍの幅のライン状マイクロレンズを複数列並べたものを集光用に用いる。作製法は、例えば多成分ガラス基板に選択的イオン交換法で作製するもの、液晶化ガラス基板にフォトサーマル法で作製するもの、Ｓｉ基板にイオンビームエッチング法で作製するもの、光学ガラスをプレス形成して作製するものその他多数の方法が報告されている。また、レンズ材質やプロセスも多岐に渡っている。
【００１８】
本発明では以下に示したような透明樹脂を用いて、原版からレプリカをとって作製したものが、多少の変形に耐えられるものとして好ましい。マイクロレンズに要求される機能としては、図１で直進するＰ偏光を液晶波長板の非旋光性部位に集光して通過させることであり、方向変換するＳ偏光を旋光性部位に集めることである。集点距離は斜めに入射する光に対しても上記機能が働くように設計することが好ましい。
【００１９】
また、図１の本発明のマイクロレンズアレイ１１に用いられる透明樹脂例としては、ＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１、フッ素化ポリイミド、フッ素樹脂、フェニキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン樹脂等の透明樹脂が用いられる。透明樹脂を用いると、軽い、曲げやすい等の利点が有るので利用しやすい。
【００２０】
更に、図１の本発明の反射防止膜１２の材料には図２に挙げたものなどを用い、真空蒸着法などのＰＶＤ法やＣＶＤ法によって形成される。
【００２１】
また、図１の本発明に用いる複屈折膜１３の代表的一例として、側鎖型液晶ポリマーの構造を図３に示す。末端基にはＣＮ、ＯＣＨ３、ＯＣ２Ｈ５、ＯＣ６Ｈ１３などが考えられる。
【００２２】
そして、図１の本発明に用いる液晶波長板１４では、入射した偏光の偏光面が回転する部分と、回転しない部分が併存している。偏光面を回転する部分にのみ液晶材料を配置し、その他の部分には光学的に等方的な一般の透明材料を配置することによって、このような構造を構成することが可能である。または光学的に等方で良い部分には何も配置しないという構成も可能であるが、この場合凹凸を生じることになる。
【００２３】
全体に液晶波長板を配置した場合には、液晶の配向状態を部分的に制御することが必要である。これは一般的にはラビング法が用いられるが、幅１０μｍのストライプ状にラビングするのは困難である。ストライプ状の窓部をもつマスクを用いてラビングすることも可能であるが、窓部と境界のラビング強度が窓部中央部の強度と異なってしまうなどの不具合がある。このような繊細なラビングパターンを形成する方法としては、上記のようなマスクラビングのほかに、塗布した配向面材料面に偏光紫外線を照射し、その部分に偏光方向に応じた配向規制力を持たせると言う方法がある。この方法については「第２２回  液晶討論会講演予稿集」や「第２１回  液晶討論会講演予稿集」のＰ．３４４に記述がある。また、同予稿集のＰ．３４２には感光性高分子膜に偏光紫外線を照射して配向状態を制御するという報告がある。
【００２４】
上述のような偏光紫外線を照射した配向膜では、液晶分子は照射した偏光方向に対してある方向に配向する。このように配した液晶波長板を偏光変換素子として用いる方法としては、液晶配向にねじれ構造を持たせない方法と、液晶にカイラル剤を添加して９０度ねじれ構造を持たせる方法とがある。前者の液晶波長板では、液晶波長板を一般的な位相板として用いるので、液晶の配向に対して偏光を４５度程度傾けて入射させ、液晶板のリターデーション１／２波長に設定する。
【００２５】
一方、ねじれ構造を用いる液晶波長板では、入射させる偏光方向と液晶の配向方向は平行又は垂直にする。この素子での偏光変調作用は主に旋光性であり、比較的広い波長範囲で偏光面を回転させることが可能となり、一般的な位相板よりも好ましい。
【００２６】
また、アゾベンゼンなどのような光異方性を有する化合物を配向膜に含ませたり付着させ、これに偏光を照射することによって液晶の配向を制御できることが知られている（特開平４−７５２０号公報）。よって、これを用いても配向方向のパターニングを行うことができる。
【００２７】
以上のようにして所望の液晶配向を得ることができるが、液晶が室温で液体である場合には液晶を２枚の透明基板間にはさみ込む必要が有って好ましくない。そこで、液晶として高分子を用い、これが液晶相をとる温度で所望の配向を得たのち、急冷することによってこの配向を固定することが可能である。この場合、２枚の基板は必要ではなくなり、より好ましい。
【００２８】
また、図１の本発明の偏光変換素子１は、一般的な光学素子として利用できることは言うまでもないが、光の旋光性を利用したディスプレイ、たとえば液晶ディスプレイや、磁気旋光を用いたディスプレイ等にも適用できる。特に、磁気旋光を用いたディスプレイでは、必ずしも十分な旋光性が得られない場合があるので、より透過率の高い明るい偏光変換素子を用いることは、コントラストを高める意味で好ましい。更には、反射タイプのバックライトを用いないディスプレイでは光の利用効率が低いので、より明るい偏光変換素子を用いることは、高コントラストを得る上で好ましい。
【００２９】
磁気旋光を利用する本発明のデバイスの基本構成を図４に示すように、低屈折率及び高屈折率の誘電体を交互に積層して基板４１上に作製される誘電体多層膜４３と、この誘電体多層膜４３の上に設ける透明磁性層４４、さらに基板４１上の誘電体多層膜４３と全く同一構成の誘電体多層膜４５を設ける。以上の透明磁性膜４４を挟んだ誘電体多層膜の一方の側に反射膜４２を設けて、反射型ディスプレイが用いられる。同図の透明磁性層４４の厚みは、可視光波長λの１／２ｎ（ｎ＝磁性体の屈折率）に設定されるので、ファラデー回転角が絶対的な大きさにおいて不十分な場合が生ずる。この場合は以上で述べた誘電体多層膜４５／透明磁性層４４／誘電体多層膜４３の構成を、全く同じにして複数回繰り返すことによって十分な（２回繰り返せば、約２倍）回転角を得ることができる。そして、図４のように偏光子層４６を用いるのは、上記誘電体多層膜４５／透明磁性層４４／誘電体多層膜４３／基板４１の構成において、透明磁性層に磁化された部位で得られた大きなファラデー回転角を、画像として可視化するためである。すなわち、透明磁性層に磁化された部位に対応して、大きなファラデー回転角が得られ、磁化していない部位に対しては光の偏向面は回転しない。偏向面非回転部位では直線偏光はそのまま反射されて、もう一度上記誘電体多層膜４５／透明磁性層４４／誘電体多層膜４３を通過した後、偏光子層４６も通過する。しかし、偏光面回転部位を最初に通過した直線偏光は、偏光面が透明磁性層４４で回転され、反射膜で反射されて、もう一度上記透明磁性層４４を通過する際に回転して２倍の回転角を得た後、偏光子層４６は回転したため通過できない。この原理によってコントラストを得ることができる。
【００３０】
ここで、誘電体多層膜に用いられる材料の例を図２に示した。これらの材料の中から適宜選択しても良いし、またこれ以外の例えば有機物であってもかまわない。多層膜の各膜厚は５０から２００ｎｍ程度が好ましい。本発明のように特定波長（λ）の磁気光学効果増大を目的とする場合は、誘電体の膜厚は、λ／４ｎ（ｎはλにおける誘電体の屈折率）とする。
【００３１】
また、低屈折率及び高屈折率の誘電体を積層したものを１ペアとすると、ペア数に制限はないが、２から４０層が性能上またコスト上好ましい。透明磁性層と接する２つの誘電体多層膜は全く同一の構成を有することが好ましい。ただし透明磁性層に直接に接する膜の種類は同じ誘電体を用いるので、積層順は逆になる。図４の反射層４２としては、金属または金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物などと金属との混合物、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｐｄ、Ｈｆ等の金属やこれらの合金、これらとＺｒ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ａｌ酸化物等を混合したものを利用できる。特に、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａやそれらの合金やＡｌ、Ｈｆ、Ｐｄの合金などは膜の形成が容易であり好ましい。そして、膜厚は１０〜３００ｎｍの範囲、好ましくは５０〜１５０ｎｍの範囲とするのが良い。反射膜は各種のＰＶＤ、ＣＶＤ法を用いて作製される。
【００３２】
更に、図４の透明磁性層４４としては、従来一般に用いられている磁気光学効果を示す透明磁性材料で良いが、ファラデー効果が大きくて透明性の大きい所謂性能指数の大きい磁性材料が好ましい。例えば５０ｎｍ以下の粒子を有する、鉄、コバルト、Ｎｉ等強磁性金属の超微粒子膜が用いられている。この場合の金属超微粒子以外の膜組成としては酸素、炭素などである。鉄、コバルト、Ｎｉ等強磁性金属は大きな磁気光学効果を示すが、光の吸収も大きいためにそのままの膜薄では用いられなかったが、超微粒子膜とすると大きな性能指数を有するようになる。また、粒子径の制御によって適当な保磁力を得ることができる。他に希土類鉄ガーネットやコバルトフェライト、Ｂａフェライト等の酸化物、ＦｅＢＯ３、ＦｅＦ３、ＹＦｅＯ３、ＮｄＦｅＯ３などの複屈折が大きな材料、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＰｔＣｏなどがある。磁気光学効果は、光の進行方向とスピンの方向とが平行の場合に最も大きな効果が得られるので、これらの材料は膜面に垂直に磁気異方性を有する膜が好ましい。これらの透明磁性材料は一般的なスッバタ、真空蒸着、ＭＢＥなどのＰＶＤ法やＣＶＤ法、メッキ法等が用いられる。
【００３３】
以下に本発明に係る実施の形態例によって詳しく説明する。
第１の実施の形態例として、金型からアクリル樹脂製マイクロレンズアレイを成型法で作製した。形状はかまぼこ型である。ピッチは１２μｍ、焦点距離は１．１ｍｍとした。厚みは２００μｍ（ａ）である。このアクリル製基板のレンズの無い面上に、スピンコーティング法を用いて、２０μｍ（ｂ）の側鎖型液晶ポリマー（図３、ｎ＝６、ｍ＝１、末端基ＲはＣＮ）層を設けた。膜の透過率は波長５５０ｎｍの場合で９４％であった。入射したＳ偏光とＰ偏光のつくる角度（図１のα）は約１７．２度であった。上記アクリル樹脂製マイクロレンズアレイに真空蒸着法を用いて、１００ｎｍ厚のＭｇＯの反射防止膜を設けた。膜の反射率は約３％低下した。側鎖型液晶ポリマーを用いて作製した複屈折膜の上に、日産化学社製のポリイミドＳＥ７７９２をスピンコート法によって、６０ｎｍの厚み（ｃ）に塗布した後、１８０℃で１時間ベークし乾燥させた。直線偏光された４０ｍＷ／ｃｍ２、２５７ｎｍの深紫外線を、ピッチＰ＝１２μｍ（照射部ｄ’＝６μｍ、非照射部ｄ＝６μｍ、Ｐ＝２ｄ）でストライプ状に照射した。深紫外線照射部では液晶配向が観察されて、配向容易軸方向は偏光方向に対して平行であった。その結果４００〜８００ｎｍの波長に対する偏光回転角は約９０度で、波長板の機能を有するものであった。
【００３４】
次いで、上記偏光変換素子の液晶波長板の側に、以下のように作製した、磁気旋光を利用するディスプレイを設けた。２００μｍ厚の表面研磨したカーボン基板（日清紡社製）上に、真空蒸着法を用いて、アルミニウム（Ａ１）の反射膜を１００ｎｍの厚さに設けた。このＡ１膜上にイオンプレーティング法を用いてＳｉＯ２（低屈折率層、ｎ＝１．４７）を８８．４ｎｍ、Ｔａ２Ｏ５（高屈折率層、ｎ＝２．１５）を６０．５ｎｍとして交互に４層づつ合計８層積層した。基板温度は３００℃、酸素ガス圧力はＳｉＯ２の場合１．０×１０−４Ｔｏｒｒ、Ｔａ２Ｏ５の場合は１．１×１０−４Ｔｏｒｒであった。製膜レイトはＳｉＯ２の場合、２ｎｍ／Ｓ、Ｔａ２Ｏ５の場合、０．５ｎｍ／秒であった。各誘電体多層膜の膜厚分布は、最も厚いところと薄いところの差異が、全膜厚の３％であった。（図４参照）
【００３５】
更に、上記誘電体多層膜の上に、スパッタ法を用いてＢｉ置換希土類ガーネット膜（屈折率層ｎ＝２．１）を平均膜厚が５２０／２×２．１＝１２４ｎｍとなるように作製した。この５２０ｎｍは該ガーネット膜の磁気旋光角度がピークを示す角度である。基板温度は４００℃とした。そして、この基板上に膜を空気中、６７０℃で３時間加熱した。膜の組成はＢｉ２．２Ｄｙ０．８Ｆｅ３．８Ａｌ１．２Ｏ１２であった。磁気光学効果測定装置（日本分光株製Ｋ２５０、ビーム径２ｍｍ角）で測定したファラデー回転角の波長依存性から、ピークの半値幅を求めると１９ｎｍであった。波長５２０ｎｍでは、回転角のピーク値は２．０度であった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は、５９０エルステッドであった。次いで、このＢｉ置換希土類ガーネット膜上にイオンプレーティング法を用いて、上記と全く同様に、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５の多層膜を作製した。Ｂｉ置換希土類ガーネット膜に接している膜はＴａ２Ｏ５であり、最表面側はＳｉＯ２である。ファラデー回転角の波長依存性から、波長５２０ｎｍでは２．０の約５倍の、１０．５度の回転角であった。
【００３６】
上記誘電体多層膜の上にもう２サイクル、上記と同様にしてＢｉ置換希土類ガーネット膜を２回と、誘電体多層膜４ペアを２回設けた。ガーネット膜は合計３層、４ペアの誘電体多層膜は合計４×４ペアすなわち１６ペア、３２層設けたことになる。波長５２０ｎｍでは、前記ガーネット１層の場合２．０の約１１倍の、２２．４度の回転角であった。
【００３７】
以上の磁気旋光を利用したディスプレイを、上記偏光変換素子の液晶波長板の側に、基板を下にして配設した。この場合ディスプレイの非磁化部位に入射して、反射膜で反射した戻りの比率は、入射光強度に対して約４１％（波長５５０ｎｍ）であった。最表面の誘電体多層膜上から永久磁石（表面磁束密度３Ｋガウス）のついた磁気ペンで文字を書いた。磁気ペンで磁化した部位では、上記偏光変換素子を通過して入射した直線偏光の偏光面が回転して、もとの偏光変換素子へ戻ることなく、従って磁気ペンで書いた文字が黒く表示された。画像部分のコントラストは６．９であった。
【００３８】
次に、第２の実施の形態例として、第１の実施の形態例の偏光変換素子の作製に用いた、透明基板及びマイクロレンズアレイとしてのポリカーボネードを、いずれもガラスとした以外は、第１の実施の形態例とまったく同様にして偏光変換素子を作製した。第１の実施の形態例の偏光変換素子は落としたり、また多少の曲げに対しても破損することはなかった。しかし、ガラスを用いた場合は容易に破損した。
【００３９】
次に、比較例について説明する。
第１の比較例は、第１の実施の形態例のマイクロレンズアレイを基板として配向液晶層と液晶波長板を設ける代わりに、２００μｍ厚の透明ポリカーボネードを基板として、片面に第１の実施の形態例と同様にしてマイクロレンズアレイを、別の面に配向液晶層と液晶波長板を設けた。この場合の偏光変換素子全体の厚みは約４２０μｍと、第１の実施の形態例の場合より約２００μｍも厚くなった。また、偏光変換素子の透過率は波長５５０ｎｍの場合で７６％で第１の実施の形態例より大幅に低下した。しかし、市販のヨウ素を用いた吸収タイプのフィルム偏向子は。透過率が波長５５０ｎｍの場合で４２％で、更に低いものであった。
【００４０】
第２の比較例は、市販のフィルム波長板を細線状にカットして、第１の実施の形態例で作製した偏光変換素子のように、基板の出射側に貼付けようとしたが１ｍｍ以下の幅では直線上に並べることはできなかった。
【００４１】
第３の比較例は、アクリル樹脂製マイクロレンズアレイ上に、反射防止膜を設ける以外は全く第１の実施の形態例と同様にして偏光変換素子を作製した。光透過率は第１の実施の形態例に比較して約３％低下した。
【００４２】
第４の比較例は、第１の実施の形態例で作製した磁気旋光利用ディスプレイを、市販のフィルム偏光子の下に配置した。この場合ディスプレイの非磁化部位に入射した戻り光の比率は、入射光強度に対して約１１％（波長５５０ｎｍ）と第１の実施の形態例に比較して約１／４と低かった。フィルム偏光子の上から永久磁石のついた磁気ペンで一部を磁化した。磁気ペンで磁化した部位では、上記偏光子を通過して入射した直線偏光の偏光面が回転して、もとの偏光子へ戻ることなく、従って磁気ペンで書いた文字が黒く表示された。画像部分のコントラストは２．３であった。
【００４３】
第５の比較例は第１の実施の形態例で作製した磁気旋光利用ディスプレイの磁性材料として、Ｂａフェライト薄膜を用いた以外は第１の実施の形態例と同様にして偏光変換素子と併せたディスプレイを作製した。波長５２０ｎｍでは、偏光面回転角のピーク値は８．６度であった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は、６６０エルステッドであった。最表面の誘電体多層膜上から永久磁石のついた磁気ペンで文字を書いた。磁気ペンで磁化した部分では書いた文字が黒く表示された。画像部分のコントラストは２．８と低かった。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の偏光変換素子の基本構成を示す概略断面図である。
【図２】誘電体多層膜及び反射防止層に用いられる材料を示す図である。
【図３】側鎖型液晶ポリマーの構造を示す図である。
【図４】磁気旋光を利用する本発明のデバイスの基本構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  偏光変換素子
１１  マイクロレンズアレイ
１２  反射防止層
１３  複屈折層
１４  液晶波長板
４０  反射型ディスプレイデバイス
４１  基板
４２  反射層
４３，４５  誘電体多層膜
４４  透明磁性層
４６  偏光子層
【図１】
2006301657.tif 000003
【図２】
2006301657.tif 000004
【図３】
2006301657.tif 000005
【図４】
2006301657.tif 000006