JP2000352618A - 投射型液晶表示装置用偏光変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相差板が配置されても迷光の発生が少ない
投射型液晶表示装置を与え得る偏光変換素子を提供す
る。 【解決手段】 平担面を有するガラス基材（１、２、
Ｘ）の該平担面に、ガラス転移温度が１２０℃以上であ
る樹脂からなる位相差板（３）が積層され、該位相差板
の上に直線偏光板（Ｐ１、Ｐ２）が積層されていること
を特徴とする投射型液晶表示装置用偏光変換素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型液晶表示装
置に用いる偏光変換素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】投射型液晶表示装置は、パソコン、テレ
ビなどの画面を拡大してスクリーンに写し出すことがで
きる装置として広く使用されている。

【０００３】投射型液晶表示装置においては通常、白色
光源（Ｌ）からの白色光（Ｗ）は、赤色光（Ｒ）、緑色
光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の三原色の光に分光される。分
光されたのちの各原色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、平凸レンズ
（２）、両凸レンズなどのコンデンサーレンズを透過し
た後、それぞれ各原色の画像を形成するための液晶セル
（ＬＣ）を透過する。各液晶セルを透過したのちのそれ
ぞれの光は各原色の画像（Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂ）を構成し
ているが、これらは合成された後に（図７、図８）、投
射レンズ（図示せず。）を通してスクリーンに拡大投射
される。

【０００４】かかる投射型液晶表示装置においては、各
液晶セル（ＬＣ）は、それぞれ２枚の直線偏光板、即ち
第一の直線偏光板（Ｐ１）および第二の直線偏光板（Ｐ
２）の間に配置されている。これらの直線偏光板（Ｐ
１、Ｐ２）は、画像をスクリーンに拡大して投射するに
必要な光量の光が透過するため、発熱が大きい。

【０００５】一方、白色光源（Ｌ）からの白色光（Ｗ）
を分光するには、通常、ダイクロイックミラー（Ｄ）や
クロスプリズム（「ダイクロイックプリズム」とも呼ば
れる。)（Ｘ１、Ｘ２）などのダイクロイックコート層
を有する光学部品が使用されている。ダイクロイックコ
ート層とは、所定の波長範囲の光のみを透過させ該波長
範囲を外れる波長範囲の光は反射させる機能や、所定の
波長範囲の光のみを反射させ該波長範囲を外れる波長範
囲の光は透過させる機能を有するコート層であるが、か
かるダイクロイックコート層を有する光学部品を用いて
分光された各原色の光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は通常、偏光面を
有する偏光光であるので、各原色の光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の
偏光面を回転させる必要が生ずる場合も多い。

【０００６】偏光面を回転させるためには、位相差板
（３）を用いればよく、これは通常、第一の直線偏光板
（Ｐ１）の光源（Ｌ）側や、第二の直線偏光板（Ｐ２）
の投射レンズ側に配置される。位相差板としては、入手
の容易さ、価格、必要とされる面積などの点で、樹脂か
らなる位相差板が用いられる。かかる位相差板（３）は
直線偏光板（Ｐ１、Ｐ２）からの発熱の影響を避けるた
めに、通常は該直線偏光板（Ｐ１、Ｐ２）と空間を空け
て配置される。また、この位相差板（３）は、第一の直
線偏光板（Ｐ１）または第二の直線偏光板（Ｐ２）と偏
光変換素子を構成する。

【０００７】しかし、位相差板（３）を直線偏光板（Ｐ
１、Ｐ２）と空間を空けて配置することは空気層との境
界面の増加を招き、該境界面における反射に起因する迷
光を増加させる。かかる迷光は、表示される画像の色バ
ランス、コントラスト、明るさなどの表示品質の低下を
招き易いという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
位相差板が配置されても迷光の発生が少ない投射型液晶
表示装置を与え得る偏光変換素子を開発するべく鋭意検
討した結果、ガラス基材の平坦面に特定のガラス転移温
度である樹脂からなる位相差板を積層し、さらにこの位
相差板の上に直線偏光板を積層した偏光変換素子は、迷
光の発生が少なく、投射される画像の色バランス、コン
トラスト、明るさなど表示品質の低下が少ない投射型液
晶表示装置を与え得ることを見出し、本発明に至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、平担
面を有するガラス基材（１、２、Ｘ）の該平担面に、ガ
ラス転移温度が１２０℃以上である樹脂からなる位相差
板（３）が積層され、該位相差板の上に直線偏光板（Ｐ
１、Ｐ２）が積層されていることを特徴とする投射型液
晶表示装置用偏光変換素子を提供するものである。本発
明の投射型液晶表示装置用偏光変換素子の一例を図１、
図２および図３に示す。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の投射型液晶表示装置用偏
光変換素子に適用される平坦面を有するガラス基材とし
ては、例えばガラス平板（１）（図１）、平凸レンズ
（２）(図２）、クロスプリズム（Ｘ１、Ｘ２）(図３）
などが挙げられる。これらのガラス基材の材質として
は、例えば珪酸ガラス、ほう酸ガラスなどの無機ガラス
が挙げられる。かかるガラス基材は平坦面を有している
が、平坦面がないと位相差板および直線偏光板を積層す
ることが困難となる。

【００１１】ガラス基材がガラス平板（１）である場合
には（図１）、該ガラス平板（１）は、位相差板が積層
される側とは反対側の面に反射防止層（ＡＲ）を有して
いてもよい。また、該平板はその片面または両面にダイ
クロイックコート層を有するトリミングフィルターであ
ってもよい。トリミングフィルターとは、所定の波長範
囲の光のみを透過して該範囲外の光は反射する機能を有
するフィルターであって、分光された光をさらに分光す
るために用いられるものである。かかるトリミングフィ
ルターが片面にダイクロイックコート層を有するもので
ある場合には、ダイクロイックコート層の上に位相差板
および直線偏光板が積層されていてもよいし、ダイクロ
イックコート層とは反対側の面に位相差板および直線偏
光板が積層されていてもよい。

【００１２】ガラス基材が平凸レンズ（２）である場合
には（図２）、該平凸レンズは、その凸面に反射防止層
（ＡＲ）を有していてもよい。ガラス基材がクロスプリ
ズム（Ｘ）である場合には（図３）、位相差板（３）お
よび直線偏光板（Ｐ１，Ｐ２）はクロスプリズムの１面
に積層されていてもよいし、３面に積層されていてもよ
い。また位相差板や直線偏光板が積層されていない面に
は、反射防止層（ＡＲ）を有していてもよい。

【００１３】ガラス基材の平坦面には、位相差板（３）
が積層されているが、この位相差板はガラス転移温度が
１２０℃以上である樹脂からなるものである。１２０℃
未満でガラス転移点を示す樹脂からなる位相差板を用い
ると、得られる投射型液晶表示装置を長時間に亙り使用
した場合の表示品質の低下を招き易く、好ましくはガラ
ス転移温度が１３０℃以上である樹脂である。ガラス転
移温度の上限は特に限定されるものではなく、例えばガ
ラス転移温度が３００℃程度である樹脂であってもよ
い。

【００１４】かかる樹脂としては、例えば例えばポリカ
ーボネート系樹脂、ジアセチルセルロース、トリアセチ
ルセルロースなどのセルロース系樹脂、ノルボルネンな
どの環状ポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、
ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポ
リイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系
樹脂などが挙げられる。

【００１５】かかる樹脂から位相差板を得るには、例え
ば上記樹脂からなるフィルムを延伸すればよく、延伸の
程度により目的とするレターデーションを有する位相差
板とすることができる。また、延伸後のフィルムの片面
または両面にジアセチルセルロース、トリアセチルセル
ロースなどのセルロース系樹脂からなる保護フィルムを
積層して用いてもよい。かかる位相差板として、市販の
位相差板を用いることもでき、市販の位相差板として
は、例えば住友化学工業(株)製の「ＳＥＦ４６」〔ポリ
カーボネート系樹脂製、ガラス転移温度１５０℃〕など
を挙げることができる。位相差板の厚みは通常２０〜１
０００μｍ程度である。

【００１６】かかる位相差板（３）としては通常、１／
２波長板が用いられ、そのレターデーションは、これを
透過する光が赤色光（Ｒ）である場合には通常２９０〜
３２０ｎｍ程度、好ましくは３００〜３１０ｎｍ程度で
あり、緑色光（Ｇ）である場合には通常２６０〜２９０
ｎｍ程度、好ましくは２７０〜２８０ｎｍ程度であり、
青色光（Ｂ）である場合には通常２１０〜２４０ｎｍ程
度、好ましくは２２０〜２３０ｎｍ程度である。

【００１７】かかる位相差板は、ガラス基材の平坦面
に、例えば接着剤層（図示せず。）を介して積層され
る。接着剤層を構成する接着剤としては、例えばアクリ
ル系感圧型接着剤、ウレタン系感圧型接着剤などの感圧
型接着剤が使用される。かかる感圧型接着剤は通常、透
明で光学的に等方性の接着剤層を与える。接着剤層の厚
みは通常１０〜４０μｍ程度である。なお、感圧型接着
剤は、粘着剤とも呼ばれている。

【００１８】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素
子は、かかる位相差板（３）の上に直線偏光板（Ｐ１、
Ｐ２）が積層されている。直線偏光板としては、通常、
偏光子フィルムの片面または両面に保護フィルムが積層
されたものが用いられる。偏光子フィルムとしては、例
えばポリビニルアルコール系樹脂フィルムに２色性染料
またはヨウ素が吸着配向されたものが用いられ、２色性
染料が吸着配向されたものが好ましく用いられる。偏光
子フィルムの厚みは、例えば１０〜５０μｍ程度であ
る。保護フィルムとしては、例えばジアセチルセルロー
ス、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂か
らなるフィルムが用いられ、その厚みは、例えば２０〜
２００μｍ程度である。このような直線偏光板は、従来
からの投射型液晶表示装置にも用いられているものであ
る。

【００１９】かかる直線偏光板は、位相差板の上に、例
えば接着剤層（図示せず。）を介して積層される。接着
剤層を構成する接着剤としては、上記と同様の感圧型接
着剤が使用される。かかる感圧型接着剤は通常、透明で
光学的に等方性の接着剤層を与える。接着剤層の厚みは
通常１０〜４０μｍ程度である。

【００２０】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素
子において、かかる直線偏光板は、その上面が空気層に
露出しているが、かかる上面おける反射率は２％以下、
さらには１％以下であることが、反射光に起因する迷光
の発生をさらに抑制し得て好ましい。かかる反射率を有
する直線偏光板としては、その上面に反射防止層を有す
るものが挙げられる。反射防止層は、通常の方法により
直線偏光板の上面に設けることができる。なお、かかる
反射率は可視光の全域に亙って２％以下であってもよい
し、直線偏光板を透過する光の波長範囲のみについて反
射率が２％以下であってもよい。

【００２１】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素
子は、直線偏光板の上面が空気層に露出していて直線偏
光板から発生する熱を放熱し易く、また、位相差板とし
て特定温度以下の温度においてガラス転移点を示さない
樹脂からなるものを用いているので、これを用いた投射
型液晶表示装置は、投射される画像の表示品質の低下が
少ない。

【００２２】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素
子を用いた投射型液晶表示装置の一例を図４〜図６に示
す。これらの投射型液晶表示装置は、白色光源（Ｌ）
と、白色光源からの白色光を赤色光（Ｒ）、緑色光
（Ｇ）および青色光（Ｂ）の三原色の光に分光するため
のダイクロイックコート層を有する光学部品（Ｄ、Ｘ
１）と、液晶セル（ＬＣ）と、本発明の投射型液晶表示
装置用偏光変換素子とを有している。そして、この投射
型液晶表示装置用偏光変換素子は、直線偏光板（Ｐ１、
Ｐ２）側を液晶セル（ＬＣ）に向けて配置されている。

【００２３】図４には、本発明の投射型液晶表示装置用
偏光変換素子（図２）を用いた投射型液晶表示装置の第
一の例を示す。この投射型液晶表示装置において、ダイ
クロイックミラー（Ｄ）により赤色光（Ｒ）、緑色光
（Ｇ）、青色光（Ｂ）の三原色に分光された光は、平凸
レンズ（２）、その平坦面に積層された位相差板
（３）、該位相差板に積層された第一直線偏光板（Ｐ
１）、該第一直線偏光板とは空気層を介して配置された
液晶セル（ＬＣ）、該液晶セルとは空気層を介して配置
された第二直線偏光板（Ｐ２）、該第二直線偏光板が積
層されている無機ガラスの平板（１）を透過する。

【００２４】平凸レンズ（２）は凸面側が入射光側にな
り平坦面が出射光側になるように配置されており、該平
坦面には位相差板（３）がアクリル系感圧型接着剤層
（図示せず。）を介して積層されている。位相差板とし
ては、赤色光（Ｒ）が透過する位相差板として「ＳＥＦ
４６」（住友化学工業(株)製）のレターデーションが３
０５ｎｍのものを、緑色光（Ｇ）が透過する位相差板と
して「ＳＥＦ４６」のレターデーションが２７５ｎｍの
ものを、青色光（Ｂ）が透過する位相差板として「ＳＥ
Ｆ４６」のレターデーションが２２５ｎｍのものを、そ
れぞれ使用することができる。

【００２５】この位相差板（３）の上には、第一直線偏
光板（Ｐ１）が積層されている。第一直線偏光板として
は、例えば表面に反射防止層を有する直線偏光板〔例え
ば「ＳＷＷ８３２Ａ−ＨＣ−ＡＲ」（住友化学工業(株)
製）など〕をその反射防止層が空気層側になるようにし
て用いることができる。これら平凸レンズ（２）、位相
差板（３）および直線偏光板（Ｐ１）は、本発明の投射
型液晶表示装置用偏光変換素子を構成している。

【００２６】液晶セル（ＬＣ）は、この第一直線偏光板
（Ｐ１）とは間隔を空けて配置されている。液晶セル
（ＬＣ）は、例えばＴＦＴ（シン・フィルム・トランジ
スター）型液晶セルなどが用いられる。

【００２７】第二直線偏光板（Ｐ２）は、液晶セル（Ｌ
Ｃ）とは間隔を空けて配置されており、またガラスの平
板（１）に積層されている。第二直線偏光板（Ｐ２）は
その液晶セル側の表面に反射防止層を有しており、かか
る第二直線偏光板としては、例えば上記したと同様の直
線偏光板（「ＳＷＷ８３２Ａ−ＨＣ−ＡＲ」）を用いる
ことができる。ガラスの平板は、その空気層側に反射防
止層を有している。ガラスの平板の後方には、ダイクロ
イックミラー（Ｄ）および全反射ミラー（Ｍ）が配置さ
れており、各原色の光を合成して、画像としてスクリー
ンに投射する。

【００２８】かかる投射型液晶表示装置においては、凸
レンズ（２）に位相差板（３）および第一直線偏光板
（Ｐ１）が積層されているので、位相差板（３）が第一
偏光板（Ｐ１）から離れて空気層を介して設けられてい
る従来の投射型液晶表示装置（図７）と比較して、空気
層との境界面に起因する反射による迷光の発生が少な
く、投射される画像の表示品質の低下が少ない。

【００２９】図５には、本発明の投射型液晶表示装置用
偏光変換素子（図２）を用いた投射型液晶表示装置の第
二の例を示す。この投射型液晶表示装置においては、光
源（Ｌ）からの白色光（Ｗ）はクロスプリズム（Ｘ１）
によって赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の
三原色の光に分光されている。そして、分光された光
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、平凸レンズ（２）、その平坦面に積
層された位相差板（３１）、該位相差板に積層された第
一直線偏光板（Ｐ１）、該第一直線偏光板とは空気層を
介して配置された液晶セル（ＬＣ）、該液晶セルとは空
気層を介して配置された第二直線偏光板（Ｐ２）、該第
二直線偏光板が積層されている無機ガラスの平板（１）
を透過する。これら平凸レンズ（２）、位相差板（３
１）、第一直線偏光板（Ｐ１）、液晶セル（ＬＣ）およ
び第二直線偏光板（Ｐ２）は、何れも第一の例として図
４に示した投射型液晶表示装置と同様のものを使用する
ことができる。

【００３０】また、平凸レンズ（２）、位相差板（３
１）および第一直線偏光板（Ｐ１）は、本発明の投射型
液晶表示装置用偏光変換素子を構成している。かかる第
二の例において、この無機ガラスの平板（１）の後方に
は間隔を空けて位相差板（３２）が配置されているが、
この位相差板は、クロスプリズム（Ｘ２）に積層されて
いる。この位相差板（３２）は、前記位相差板（３１）
と同様のものを用いることができる。クロスプリズムに
より各三原色の光は合成され、その後スクリーンに拡大
投射される。

【００３１】かかる投射型液晶表示装置においては、凸
レンズ（２）に位相差板（３１）および第一直線偏光板
（Ｐ１）が積層されているので、位相差板（３１）が第
一偏光板（Ｐ１）と離れて空気層を介して設けられてい
る従来の投射型液晶表示装置（図８）と比較して、空気
層との境界面に起因する反射による迷光の発生が少な
く、投射される画像の表示品質の低下が少ない。

【００３２】図６には、本発明の投射型液晶表示装置用
偏光変換素子（図２）を用いた投射型液晶表示装置の第
三の例を示す。この投射型液晶表示装置においては、前
記した第二の例における第二直線偏光板（Ｐ２）が、後
方側の位相差板（３２）と共にクロスプリズム（Ｘ）に
積層されている。第二直線偏光板と位相差板との積層順
序は、空気層側から順に直線偏光板（Ｐ２）、位相差板
（３２）である。かかる直線偏光板（Ｐ２）、位相差板
（３２）およびクロスプリズム（Ｘ２）は、本発明の投
射型液晶表示装置用偏光変換素子を構成している。ま
た、前記第二の例と同様に、平凸レンズ（２）、位相差
板（３１）および第一直線偏光板（Ｐ１）も、本発明の
投射型液晶表示装置用偏光変換素子を構成している。

【００３３】かかる投射型液晶表示装置においては、凸
レンズ（２）に位相差板（３１）および第一直線偏光板
（Ｐ１）が積層されているのみならず、後方側に配置さ
れる位相差板（３２）が第二直線偏光板（Ｐ２）と共に
クロスプリズム（Ｘ２）に積層されているので、後方側
に位相差板を配置することによる界面の増加をも防ぐこ
とができ、空気層との境界面に起因する反射による迷光
の発生がより一層少なくなって、投射される画像の表示
品質の低下がより一層少なくない。

【００３４】

【発明の効果】本発明の投射型液晶表示装置は、位相差
板を用いることによる空気層との界面の増加を抑制し得
るので、迷光の発生が少なく、投射される画像の色バラ
ンス、コントラスト、明るさなどの表示品質の低下が少
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素子の
一例を示す模式図である。

【図２】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素子の
他の一例を示す模式図である。

【図３】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素子の
さらに他の一例を示す模式図である。

【図４】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素子を
用いた投射型液晶表示装置の第一の例を示す模式図であ
る。

【図５】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素子を
用いた投射型液晶表示装置の第二の例を示す模式図であ
る。

【図６】本発明の投射型液晶表示装置用偏光変換素子を
用いた投射型液晶表示装置の第三の例を示す模式図であ
る。

【図７】従来の投射型液晶表示装置の第一の例を示す模
式図である。

【図８】従来の投射型液晶表示装置の第二の例を示す模
式図である。

【符号の説明】

１ ：無機ガラスの平板 ２ ：平凸レンズ ３ ：位相差板 ３１：位相差板 ３２：位相差板 Ｐ１：第一直線偏光板 Ｐ２：第二直線偏光板 Ｌ ：白色光源 Ｗ ：白色光 Ｒ：赤色光 Ｇ：緑色光 Ｂ：青色光 Ｉ ：画像 Ｉｒ：赤色画像 Ｉｇ：緑色画像 Ｉｂ：青色画像 Ｄ ：ダイクロイックミラー Ｄ（Ｒ，Ｇ）：赤色光および緑色光のみを反射し青色光
を透過するダイクロイックミラー Ｄ（Ｒ） ：赤色光のみを反射し緑色光および青色光
は透過するダイクロイックミラー Ｄ（Ｒ，Ｂ）：赤色光および青色光のみを反射し緑色光
は透過するダイクロイックミラー Ｍ ：全反射ミラー ＡＲ：反射防止層 ＬＣ：液晶セル Ｘ、Ｘ１、Ｘ２：クロスプリズム

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Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平担面を有するガラス基材の該平担面に、
   ガラス転移温度が１２０℃以上である樹脂からなる位相
   差板が積層され、該位相差板の上に直線偏光板が積層さ
   れていることを特徴とする投射型液晶表示装置用偏光変
   換素子。
2. 【請求項２】ガラス基材が、ガラス平板、平凸レンズま
   たはクロスプリズムである請求項１に記載の投射型液晶
   表示装置用偏光変換素子。
3. 【請求項３】ガラス転移温度が１２０℃以上である樹脂
   が、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、環状
   ポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエー
   テルサルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド
   系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリアリレート系樹脂
   から選ばれる樹脂である請求項１に記載の投射型液晶表
   示装置用偏光変換素子。
4. 【請求項４】直線偏光板の上面における反射率が２％以
   下である請求項１に記載の投射型液晶表示装置用偏光変
   換素子。
5. 【請求項５】請求項１に記載の投射型液晶表示装置用偏
   光変換素子を用いていることを特徴とする投射型液晶表
   示装置。
6. 【請求項６】請求項１に記載の投射型液晶表示装置用偏
   光変換素子と、白色光源と、白色光源からの白色光を赤
   色光、緑色光および青色光の三原色の光に分光するため
   のダイクロイックコート層を有する光学部品と、液晶セ
   ルとを有し、該投射型液晶表示装置用偏光変換素子は、
   直線偏光板側を液晶セルに向けて配置されていることを
   特徴とする投射型液晶表示装置。