DE4121861C2 - Gering absorbierender Polarisator - Google Patents
Gering absorbierender PolarisatorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Polarisator gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Ein Polarisator dieser Art ist aus der US-PS 3 610 729 bekannt.
Dieser Polarisator besteht aus mehreren Schichten, die
abwechselnd aus einem doppelbrechenden und einem isotropen
Medium bestehen, wobei der Brechungsindex des isotropen Mediums
kleiner oder gleich dem Brechungsindex des doppelbrechenden
Mediums ist. Weiterhin ist aus der US-PS 4 575 193 ein
Polarisator bekannt, bei dem optische und doppelbrechende Medien
nebeneinander verwendet werden.
In den bekannten LCD (= Liquid Crystal Display = Flüssigkri
stalldisplay)-Vorrichtungen werden solche Polarisationsplatten
mit dichroitischer Lichtabsorption (dichroitischer Polarisa
tor) als Lichtpolarisationselemente verwendet. Dabei wird das
polarisierte Licht dadurch erhalten, daß der eine von zwei
rechtwinklig zueinander polarisierten Lichtstrahlen durch
geht, während der andere absorbiert wird. In diese zwei Polarisationsrichtungen
kann unpolarisiertes Licht zerlegt werden,
das von außen auf die Polarisationsplatte fällt und
diese durchdringt. Da beim vorstehend beschriebenen Verfahren
eine Polarisationskomponente absorbiert wird, geht mehr als
die Hälfte des Lichts verloren. Dementsprechend ist die maßgebliche
Lichtdurchlässigkeit der derzeit im allgemeinen verwendeten
Polarisationsplatte etwa 40%. Die Polarisationsplatte
ist demgemäß der Flaschenhals in bezug auf die Helligkeitsausbeute
bei optischen Geräten, bei denen es auf
Helligkeit ankommt.
Zum Erzielen einer Anzeige mit hohem Kontrast durch Erhöhen
des Polarisationsgrades (Erhöhen des Polarisiereffektes) der
dichroitischen Polarisationsplatte ist es erforderlich, den
absorbierten Anteil von Licht zu erhöhen, wodurch die Licht
durchlässigkeit von Polarisationsplatten, wie sie in derzeit
üblichen Vorrichtungen für Darstellung mit hohem Kontrast
verwendet werden, noch weiter abnimmt. Diese Tendenz zur
weiteren Abnahme wird insbesondere bei Farbdisplays deut
lich. Um den Farbsättigungsgrad zu erhöhen, ist man gezwun
gen, eine Polarisationsplatte mit geringer Lichtdurchlässig
keit zu verwenden.
Aus JP-A-61-2 21 728 (1968) ist ein Versuch zum Verringern der
Lichtverluste, wie sie bei Reflexion auftreten, bekannt, ge
mäß dem die Anzahl von Grenzen verringert wird, indem die
Polarisationsplatte als eines der Substrate einer Flüssig
kristallzelle verwendet wird.
Weiterhin ist in JP-A-2-69 715 (1990) ein Verfahren vorge
schlagen, das versucht, den Lichtverlust dadurch zu verrin
gern, daß transmittierende und reflektierte Lichtstrahlen
durch einen Strahlteiler in sich rechtwinklig schneidende
polarisierende Lichtstrahlen aufgeteilt werden, die mit
Hilfe einer Halbwellenlängenplatte dieselbe Polarisations
richtung erhalten und dann durch Reflexion mit einem Spiegel
in paralleler Richtung gesendet werden, wodurch der Polari
sationsgrad erhöht wird, ohne daß Licht absorbiert wird.
Insoweit die dichroitische Polarisationsplatte derzeit in
der Praxis verwendet wird, kann der Lichtverlust der Platte
nicht verringert werden, wodurch verschiedene Probleme ent
stehen.
Bei einer LCD-Vorrichtung vom Reflexionstyp, die natürliches
Licht verwendet, besteht das Problem, daß eine weiße Anzeige
nicht erhältlich ist, sondern wegen des Lichtverlusts an der
Polarisationsplatte nur eine graue, selbst wenn das Display
als helles Display ausgebildet ist. Bei einer LCD-Vorrich
tung vom Transmissionstyp mit einer Lichtquelle besteht das
Problem, daß ein Erhöhen der Leuchtdichte zum Erhalten aus
reichender Helligkeit die aufgenommene Leistung erhöht und
mehr Wärme erzeugt wird. Diese Probleme sind in Farbanzeige
vorrichtungen, die Farbfilter benötigen, noch schwerwiegen
der.
Das in JP-A-2-69 715 (1990) angegebene Verfahren erfordert
optische Teile wie einen Strahlteiler, einen Reflexionsspie
gel usw., und selbst beim Vergrößern der Vorrichtung ist es
schwierig, eine großflächige Lichtquelle zu erhalten. Z. B.
ist es schwierig, eine solche Lichtquelle für die Rücksei
tenbeleuchtung einer LCD-Vorrichtung der Größe A5 zu verwen
den. Dies gilt sowohl für den Typ mit direkter Betrachtung
wie auch den Reflexionstyp.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Polarisator
mit einer hohen Lichtausbeute und einem hohen Wirkungsgrad
bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Polarisator
durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Polarisators sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Als physikalische Phänomene zum Erzeugen polarisierten
Lichts aus unpolarisiertem oder gering polarisiertem Licht
sind folgende bekannt:
- 1. Doppelbrechung;
- 2. dichroitische Absorption;
- 3. Reflexion an einer dielektrischen Substanz.
Vorrichtungen zum Erzeugen polarisierten Lichts (also pola
risierende Elemente oder Polarisatoren) auf Grundlage eines
jeden der vorstehend genannten physikalischen Phänomene sind
bekannt.
Ein doppelbrechender Polarisator erlaubt es, einen polari
sierten Lichtstrahl dadurch auszustrahlen, daß Licht in
einem optisch anisotropen Medium in zwei polarisierte Licht
strahlen getrennt wird. Ein Polarisator mit dichroitischer
Absorption nutzt den Effekt, daß nur einer von mehreren po
larisierten Lichtstrahlen absorbiert wird. Ein Polarisator
wird in fast allen derzeitigen LCDs verwendet.
Licht, das in einer dielektrischen Substanz reflektiert
wird, wird dann polarisiert, wenn der Einfallwinkel einen
besonderen Wert (Brewsterwinkel) annimmt. Polarisatoren, die
den vorstehend beschriebenen Effekt nutzen, können grob in
reflektierende und transmittierende Polarisatoren unterteilt
werden. Der erfindungsgemäße Polarisator nutzt das Phänomen
der Doppelbrechung.
Für das Medium I wird ein Kristall hoher Doppelbrechung wie
z. B. Calzit verwendet. Auch orientierte organische Polymere
mit einer Struktur gemäß den folgenden Formeln können ver
wendet werden (in denen n und m ganze Zahlen mindestens vom
Wert 1 sind):
Was das Medium II betrifft, das nicht notwendigerweise eine
so hohe Doppelbrechung wie das Medium I aufweisen muß, kön
nen z. B. Filme aus Polycarbonaten, Polyester, Nylon und
dergleichen verwendet werden. Sie müssen jedoch optische
Aktivität aufweisen. Für beide Medien I und II werden orien
tierte organische Hochpolymerfilme bevorzugt.
Ein Film mit den Medien I und II wird dadurch erhalten, daß
die Medien abwechselnd aufeinander laminiert und miteinander
verbunden werden, wodurch, wie weiter unten beschrieben,
mehrere Schichten gebildet werden. Die Schichten werden zum
Bilden des Films unter einem vorgegebenen Neigungswinkel ge
schnitten. Zum Verbinden der Medien I und II miteinander ist
es von Vorteil, wenn ein Medium II mit einer Kleberschicht
mit vorgegebenem Brechungsindex als Oberflächenschicht ver
wendet wird.
Die Erfindung und Vorteile und Wirkungen derselben werden im
folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausfüh
rungsbeispielen näher beschrieben.
Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch einen erfin
dungsgemäßen Polarisator.
Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Darstellung des
Polarisators von Fig. 1.
Fig. 3(a) und (b) sind Querschnittsbilder zum Erläutern der
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Polarisators.
Fig. 4 ist eine Zeichnung zum Erläutern eines anderen erfin
dungsgemäßen Polarisators.
Fig. 5 ist ein schematischer Querschnitt durch eine
LCD-Vorrichtung vom Reflexionstyp.
Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt durch eine
LCD-Vorrichtung vom Transmissionstyp.
Fig. 7 ist ein schematischer Querschnitt durch einen weite
ren erfindungsgemäßen Polarisator.
Fig. 8 ist ein schematischer Querschnitt einer weiteren
LCD-Vorrichtung vom Reflexionstyp.
Fig. 9 ist ein schematischer Querschnitt einer anderen
LCD-Vorrichtung vom Transmissionstyp.
Fig. 10 ist eine schematische perspektivische Darstellung
einer LCD-Vorrichtung mit einer Treiber
schaltung.
Fig. 11 ist ein schematischer Teilquerschnitt durch eine Po
larisationslichtquelle.
Fig. 12 ist eine schematische perspektivische Darstellung
der Polarisationslichtquelle von Fig. 11.
Die Erfindung wird zunächst anhand von Fig. 3 erläutert.
Eine Struktur besteht aus Medien I und II, die optisch aktiv
sind. Sie sind gegeneinander laminiert und die Laminierebene
ist gegenüber einer Grenzlinie AA′ des Polarisators (um
einen Winkel Φ) geneigt. Es wird nun der Fall beschrieben,
daß Licht unter beinahe rechtem Winkel auf die Grenze AA′
des Polarisators fällt.
Derartiges Licht durchdringt das Medium I und erreicht die
Grenze zum Medium II. Wenn der Neigungswinkel Φ zur Grenze
groß genug und der Brechungsindex nII ausreichend klein ge
genüber dem Brechungsindex nI des Mediums I ist, wird das
Licht total an der geneigten Grenze reflektiert, wie dies in
Fig. 3(a) dargestellt ist. Das reflektierte Licht weitet
sich genau in Vorwärtsrichtung aus und erreicht die Grenze
zum Medium II′, wo das Licht wiederum ganz reflektiert wird.
Anschließend durchdringt das Licht die Grenze BB′ und wird
emittiert.
Die Gesamtreflexionsbedingung für diesen Fall ist durch fol
gende Gleichung gegeben:
Φ<sin-1(nII/nI) (1)
Wenn andererseits nII größer ist als nI oder die Differenz
so klein ist, daß sie nicht der Totalreflexionsbedingung ge
nügt, dringt Licht vom Medium I in das Medium II ein, wie in
Fig. 3(b) dargestellt, woraufhin das Licht durch das Medium
I′ durchdringt und abgestrahlt wird.
Wenn als Medium I ein solches mit Doppelbrechung verwendet
wird, bei dem nur ein Brechungsindex die Totalreflexionsbe
dingung erfüllt, und wenn angenommen wird, daß das Medium II
optische Aktivität aufweist (hier bedeutet optische Aktivi
tät die Eigenschaft, daß beim Einstrahlen und Durchstrahlen
von polarisiertem Licht eine polarisierte Komponente erzeugt
wird, deren Achse rechtwinklig zum einfallenden polarisier
ten Licht steht), wird die polarisierte Lichtkomponente in
dem auf den Polarisator fallenden Licht, die totalreflek
tiert wird (Fig. 3(a)) ohne Änderung der Polarisationsrich
tung abgestrahlt. Andererseits wird die durchgestrahlte Kom
ponente des polarisierten Lichts (Fig. 3(b)) mit Änderung
der Polarisationsrichtung abgestrahlt. Das heißt, daß das
Licht mit derselben Polarisationsrichtung abgestrahlt wird,
wie das totalreflektierte und abgestrahlte polarisierte
Licht. Durch das vorstehend beschriebene Verfahren kann der
Polarisationsgrad des polarisierten Lichts erhöht werden,
ohne daß die Lichtstärke durch Absorption verringert wird.
Um dafür zu sorgen, daß von zwei polarisierten Lichtstrah
len, die sich einander rechtwinklig schneiden, der eine to
talreflektiert wird der andere als polarisiertes Licht
durchgestrahlt wird, muß die folgende Gleichung erfüllt
sein:
sin-1(nII/nI1)<Φ<sin-1(nII/nI2) (1)
(wobei nI1 und nI2 das Maximum bzw. das Minimum der Bre
chungsindizes des Mediums I bedeuten und nI1 größer nI2 gilt
und nII den Brechungsindex des Mediums II nahe einer Grenze
der laminierten Schicht bedeutet).
Wie es aus Gleichung (1) hervorgeht, wird der zulässige Be
reich für den Neigungswinkel um so größer, und die Grenze
der Veränderungen in der Struktur des Polarisators wird um
so weiter hinausgeschoben, je größer die Doppelbrechung
Δn = (nI1-nI2) des Mediums I ist. Gleichzeitig verbreitert sich
der Sichtbarkeitswinkel.
Vorstehend wurde die Wirkung auf Licht beschrieben, das in
das Medium I einfällt, jedoch gilt diese Wirkung nicht für
direkt in das Medium II einfallendes Licht. Wenn jedoch das
Medium I ausreichend dick im Vergleich zum Medium II gemacht
wird, kann fast das gesamte einfallende Licht in der vor
stehend beschriebenen Weise verwendet werden, und es kommt
zu einem beträchtlichen Effekt durch die vorliegende Erfin
dung.
Wie es weiterhin aus der schematischen Zeichnung von Fig. 4
hervorgeht, werden dann, wenn die Dicke (Abstand p) sowohl
des Mediums I wie auch II dünn genug im Vergleich zur Dicke
(t) des Polarisators gemacht werden, beide Arten von Licht,
also sowohl solches, das direkt auf das Medium II fällt, wie
auch solches, das in das Medium II eingestrahlt wird, nach
dem es zunächst auf das Medium I fiel, vielfach an den Gren
zen zwischen den Medien I und II reflektiert (oder durchge
strahlt). Durch Erhöhen der Anzahl von Malen, in denen Licht
die Grenzen zwischen den Medien I und II in der vorstehend
beschriebenen Weise erreicht, läßt sich der Polarisations
grad erhöhen.
Obige Erläuterung gilt für den Fall, daß Licht unter rechtem
Winkel auf den Polarisator fällt, jedoch wird derselbe Ef
fekt mit Licht erhalten, das schräg einfällt, solange die
Bedingungen für Totalreflexion und Transmission erfüllt
sind, wie sie durch Fig. 3 dargestellt sind. Zum Beispiel gilt für
den Fall eines LCD (Liquid Crystal Display = Füssigkristall
display)-Geräts, daß dann, wenn sowohl die Lichtquelle wie
auch das Flüssigkristallpaneel jeweils eine große Fläche auf
weisen und schräg betrachtet werden, die Anzeige genug Kon
trast aufweist, solange die in Fig. 3 dargestellten Bedin
gungen für Totalreflexion und Transmission erfüllt sind.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen kon
kret beschrieben.
Ein Polarisator mit hoher optischer Transmission, wie er das
erste Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, ist in den Fig.
1, 2 und 3 dargestellt. Fig. 1 ist ein Teil einer schemati
schen Seitenansicht eines plattenförmigen Polarisators. Fig.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Polari
sators, und Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt durch
den vergrößerten Polarisator.
Der Polarisator ist aus den Medien I und II zusammengesetzt,
die unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen und
mit schrägen Grenzflächen gegeneinander laminiert sind. Das
Medium I besteht aus Calzit, der für optische Zwecke poliert
ist; die optische Achse des Mediums I steht rechtwinklig zur
Papierfläche. Der Brechungsindex des Mediums I für außer
ordentliches Licht ist nI1=1,486, während der für ordent
liches Licht nI2=1,658 ist. Das Medium II besteht aus
einem langgestreckten Film aus Polycarbonat und einem Kleb
stoff (Kanadabalsam). Die Brechungsindizes des Polycarbo
nats für außerordentliches bzw. ordentliches Licht sind
nI1=1,590 bzw. nI2=1,585, der Brechungsindex des Klebstoffs
ist nIII1=1,550, so daß alle Brechungsindizes kleiner sind
als der Brechungsindex nI2 des Mediums I. Der Einfallswinkel
ist 75° und die Dicke des Polarisators 10 mm. Als Lichtquel
le wurde eine plane Lichtquelle aus stabförmigen Leucht
stoffröhren und Photoleitern aus Acrylharz verwendet.
Wie in Fig. 3 dargestellt, fällt Licht, das auf die Grenze
AA′ des Polarisators rechtwinklig auftrifft, unter einem
Einfallswinkel Φ auf die Grenze zwischen den Medien I und
II. Da hierbei das ordentliche Licht die Bedingung für To
talreflexion erfüllt, nicht jedoch das außerordentliche
Licht, wird das ordentliche Licht totalreflektiert (Fig. 3a)
und nur das außerordentliche Licht wird in das Medium II
eingestrahlt (Fig. 3b). Hierbei ist der Polycarbonatfilm als
das Medium II so angeordnet, daß die Lichtachse unter bei
nahe 45° zur Papierebene steht. Die Dicke ist so gewählt,
daß die Platte als Halbwellenlängenplatte auf das einfallen
de und weitergeleitete Licht wirkt. Das heißt, daß die Pha
sendifferenz dΔn so eingestellt ist, daß sie 0,275 µm beim
Durchdringen durch das Medium II entspricht (d ist die Länge
des optischen Pfads). Dementsprechend wird die Polarisa
tionsrichtung beim Durchstrahlen des Mediums II um etwa 90°
gedreht. Beim Ausführungsbeispiel wurde ein anorganischer
Kristall (Calzit) als Medium I verwendet, jedoch ist es
gleichgültig, ob das Medium I organisch oder anorganisch
ist, solange die Substanz optische Eigenschaften aufweist,
durch die der Effekt der Erfindung realisiert wird. Wie für
das Medium II kann ein langgestreckter Hochpolymerfilm ver
wendet werden.
Die Dicke des Polarisators von 10 mm ist erheblich dicker
als diejenige herkömmlicher dichroitischer Polarisations
platten von höchstens 1 mm, jedoch ist es auch möglich, den
Polarisator insgesamt dünn auszugestalten, wenn mehrere dün
ne gestreckte Hochpolymerfilme usw. laminiert werden.
In Fig. 1 ist ein flacher ebener Polarisator dargestellt,
jedoch muß er nicht flach sein, sondern er kann, abhängig
von der Anwendung z. B. auch in Form einer gebogenen oder
kugeligen Fläche vorliegen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt.
Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel 1 ist das Verhältnis
(p/t) des Abstandes (p) der Medien zur Dicke (6) des Polari
sators bemerkenswert klein (<1). Es ist t=5 mm und p=0,5 mm.
Das Material für das Medium I ist ein hochpolymerer
Flüssigkristall, der durch Polymerisieren einer Flüssigkri
stallverbindung folgender Struktur durch Bestrahlen mit
ultraviolettem Licht erhalten wurde:
Das Verfahren zum Orientieren der hochpolymeren Substanz
weist folgende Schritte auf:
- - Einfügen der flüssigkristallinen Verbindung zwischen Glas substrate, die gerieben wurden;
- - Heizen auf 80°C, damit die Verbindung die nematische Flüssigkristallphase annimmt;
- - Verfestigen der Verbindung durch Photopolymerisation durch Einstrahlen ultravioletten Lichts und Aufrechterhalten der Temperatur von 80°C; und
- - Erhalten des gleichförmig orientierten Films.
Anschließend wird der Film vom Glassubstrat abgezogen und
laminiert.
Die Brechungsindizes des erhaltenen Films sind 1,72 für
außerordentliches und 1,49 für ordentliches Licht. Was das
Medium II und den Klebstoff angeht, wurden dieselben Mate
rialien wie beim Ausführungsbeispiel I verwendet. Der Nei
gungswinkel Φ an der Grenze zur Kleberebene war 70°.
Polarisatoren gemäß den Ausführungsbeispielen 1 und 2 weisen
Helligkeiten auf, die etwa das 1,5fache herkömmlicher Pola
risatoren sind.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Polarisators in einer Vorrichtung für
ein helles Flüssigkristalldisplay
erläutert.
Fig. 5 ist eine schematische Zeichnung,
der Vorrichtung für ein Flüssigkristalldisplay vom
Reflexionstyp zeigt. Licht 11 fällt zunächst auf einen er
findungsgemäßen Polarisator und wird beim Durchstrahlen in
polarisiertes Licht mit erhöhtem Polarisationsgrad gewandelt
bei geringer Schwächung durch Absorption, und anschließend
fällt das Licht auf das Flüssigkristallpanel 8, woraufhin es
von einer Reflexionsplatte 9 reflektiert wird und als re
flektiertes Licht 12 zurückgestrahlt und schließlich emit
tiert wird.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung für einen erfindungsgemäßen Polarisator in
einer Vorrichtung für ein Flüssigkristalldis
play vom Transmissionstyp. Der Polarisator ist zwischen der
Lichtquelle 14 und dem Flüssigkristallpanel 8 angeordnet.
Licht 16 von der Lichtquelle wird zunächst in einem Licht
leiter 15 so reflektiert, daß es zunächst auf den Polarisa
tor 7 fällt, und es wird dann beim Durchstrahlen in polari
siertes Licht mit erhöhtem Polarisationsgrad bei geringem
Absorptionsverlust, wie im Fall der Vorrichtung für ein
Flüssigkristalldisplay vom Reflexionstyp, gewandelt, und an
schließend fällt es auf das Flüssigkristallpanel 8.
Wenn als Polarisator 7 ein solcher gemäß dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel verwendet wird, kann die Leistung der Licht
quelle um 30% erniedrigt werden, wenn dieselbe Helligkeit
erzielt werden soll wie unter Verwendung eines herkömmlichen
Polarisators.
Es wird nun das Ausführungsbeispiel eines Polarisators er
läutert, der zusätzlich zu erhöhter Helligkeit auch erhöhten
Kontrast aufweist. Es handelt sich um das vierte Beispiel
der Erfindung.
Wie aus der schematischen Darstellung von Fig. 7 ersicht
lich, ist eine dichroitische Polarisationsplatte 13 mit
einem Polarisator 7 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu
sammen laminiert. Die Polarisationsachse 19 des durch den
Polarisator 7 gestrahlten Lichts und die Transmissionsachse
17 der dichroitischen Polarisationsplatte 13 sind parallel.
Die dichroitische Polarisationslatte 13 ist der Lichtquelle
gegenüber angeordnet, unabhängig davon, ob natürliches Licht
von außen oder eine angefügte Lichtquelle verwendet wird.
Die Fig. 8 und 9 sind schematische Zeichnungen für eine LCD-
Vorrichtung vom Reflexionstyp bzw. vom Transmissionstyp.
Diese LCD-Vorrichtungen benutzen einen Polarisator 7 gemäß
dem ersten Ausführungsbeispiel, der mit einer dichroiti
schen Polarisationsplatte 13 zusammengefügt ist. Eine sche
matische perspektivische Darstellung einer LCD-Vorrichtung
mit Treiberschaltung ist durch Fig. 10 gegeben.
Eine Flüssigkristallzelle verfügt über einen Flüssigkri
stall 10, der zwischen durchsichtigen Substraten 29 und 29′
gehalten wird, von denen jede durchsichtige Elektroden 27
bzw. 27′ aufweist. Außerhalb der Flüssigkristallzelle sind
der erfindungsgemäße Polarisator 7 und die dichroitische
Polarisationsplatte 13 angeordnet. Die durchsichtigen Elek
troden 27 und 27′ werden durch die Treiberschaltungen 28
bzw. 28′ angesteuert und entsprechend einem darzustellenden
Muster durchgetastet. Der Flüssigkristall wird dadurch be
einflußt, daß eine Spannung an ihn angelegt wird. Die Anzei
ge erfolgt durch Licht, das von der Unterseite des Polarisa
tors 7 her durchgestrahlt wird.
Als LCD-Typen sind z. B. der Super-TN-Typ, der TFT-Typ, der
Typ mit einem Flüssigkristall mit hoher Dielektrizitätskon
stante, der superhomöotrope Typ usw. bekannt, jedoch ist die
Erfindung auf alle Typen anwendbar, die einen Polarisator
nutzen.
Vom Licht einer Lichtquelle, die den erfindungsgemäßen Pola
risator nutzt, geht nur sehr wenig verloren. Die Lichtquelle
kann daher z. B. als Beleuchtungseinrichtung für die Front
strahler von Fahrzeugen verwendet werden. Wenn bei Front
strahlern z. B. die Polarisationsrichtung um 45° nach rechts
geneigt ist und der Fahrer eine Polarisationsbrille (mit di
chroitischer Absorption) trägt, die nur das polarisierte
Licht mit derselben Polarisationsrichtung durchläßt, wird
die von einem entgegenkommenden Fahrzeug erkennbare Licht
menge erheblich verringert, was die Fahrsicherheit erhöht.
Derselbe Effekt wird erhalten, wenn ein dichroitischer po
larisierter Film mit derselben Polarisationsrichtung wie ihn
die Polarisationsbrille aufweist, an der Windschutzscheibe
des Fahrzeugs befestigt wird, anstatt daß eine Polarisa
tionsbrille getragen wird.
Derselbe Effekt wird erhalten, wenn ein dichroitischer Po
larisationsfilm am hinteren Fenster oder einem Seitenspiegel
angebracht wird. Besonders dann, wenn aufeinanderfolgende
Fahrzeuge Frontlichter vom selben Typ verwenden, läßt sich
Blenden weitgehend vermeiden, wenn Polarisationsrichtungen
gewählt werden, die um 45° nach rechts bzw. links stehen.
Der erfindungsgemäße Polarisator kann nicht nur für eine
LCD-Vorrichtung, sondern auch z. B. als optischer Akzeptor
für einen Polarisationsdetektor verwendet werden.
Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen als fünftes Ausfüh
rungsbeispiel einen erfindungsgemäßen Polarisator mit
hoher Lichtdurchlässigkeit in Verbindung mit einer Lichtquelle
mit hohem Wirkungsgrad. Die Polarisationslichtquelle
verfügt über eine Lichtquelle, die unpolarisiertes Licht
oder partiell polarisiertes Licht aussendet, sowie über
einen Polarisator zum Erhöhen des Polarisationsgrades.
Claims (12)
1. Polarisator mit
einem ersten doppelbrechenden Medium (I) und einem zweiten Medium (II),
wobei der Brechungsindex des zweiten Mediums (II) kleiner ist als der größte der Brechungsindizes des ersten Mediums (I) und
wobei die beiden Medien (I, II) abwechselnd aufeinander laminiert sind, um eine Schichtenfolge zu bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Medium (II) optisch aktiv ist und die Dicke so gewählt ist, daß die Polarisationsrichtung im zweiten Medium (II) um 90° gedreht wird, und
daß die laminierten Schichten unter einem solchen Winkel (Φ) zur Oberfläche des Polarisators angeordnet sind, daß von dem ersten Medium (I) auf die Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Medium (I, II) einfallendes Licht einer Polarisationsrichtung totalreflektiert wird und Licht einer anderen Polarisationsrichtung das zweite Medium (II) durchdringt.
einem ersten doppelbrechenden Medium (I) und einem zweiten Medium (II),
wobei der Brechungsindex des zweiten Mediums (II) kleiner ist als der größte der Brechungsindizes des ersten Mediums (I) und
wobei die beiden Medien (I, II) abwechselnd aufeinander laminiert sind, um eine Schichtenfolge zu bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Medium (II) optisch aktiv ist und die Dicke so gewählt ist, daß die Polarisationsrichtung im zweiten Medium (II) um 90° gedreht wird, und
daß die laminierten Schichten unter einem solchen Winkel (Φ) zur Oberfläche des Polarisators angeordnet sind, daß von dem ersten Medium (I) auf die Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Medium (I, II) einfallendes Licht einer Polarisationsrichtung totalreflektiert wird und Licht einer anderen Polarisationsrichtung das zweite Medium (II) durchdringt.
2. Polarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dicke des zweiten Mediums (II) so gewählt ist, daß die
Polarisationsrichtung des das zweite Medium (II) durchdringenden
Lichtes vollständig in die Polarisationsrichtung des
an der Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Medium
(I, II) reflektierten Lichtes gedreht wird.
3. Polarisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Medium (II) aus einer Schicht (IIa)
mit einem vorgegebenen Brechungsindex und einer vorgegebenen
optischen Aktivität sowie einer Kleberschicht (IIb) mit einem
vorgegebenen Brechungsindex und einer vorgegebenen Haftfestigkeit
besteht.
4. Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schicht des ersten Mediums (I) dicker
ist als die Schicht des zweiten Mediums (II).
5. Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Medium (I) und/oder das zweite
Medium (II) orientierte Hochpolymere sind.
6. Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Medium (I) ein Hochpolymerfilm
aus Material mit flüssigkristallinen Eigenschaften
ist.
7. Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß er eine dichroitische Polarisationsplatte
(13) aufweist, deren optische Achse parallel zur Polarisationsrichtung
des aus dem Polarisator austretenden Lichts
angeordnet ist.
8. Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des ersten Mediums (I)
so gewählt ist, daß das reflektierte Licht während seines
Durchgangs durch den Polarisator mehrfach an zwei gegenüberliegenden
Grenzflächen reflektiert wird.
9. Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Polarisator (7) in einer LCD-Vorrichtung
vor einem Flüssigkristallpaneel (8) angeordnet ist, wobei
der Polarisator (7) das Licht für das Flüssigkristallpaneel
(8) polarisiert.
10. Polarisator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Polarisator (7) und ein optischer Reflektor (9) auf entgegengesetzten
Seiten des Flüssigkristallpaneels (8) angeordnet sind.
11. Polarisator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die dichroitische Polarisationsplatte (13) so
an dem Polarisator (7) laminiert ist, daß die dichroitische
Polarisationsplatte (13) dem Flüssigkristallpaneel (8) gegenüberliegt.
12. Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Polarisator (7) das nicht oder nur partiell
polarisierte Licht einer Lichtquelle (2) empfängt und
hochpolarisiertes Licht abgibt.
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