JP2002131541A - 偏光板およびそれを用いた液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光板の冷却性能を高め温度むらを低減し
て、高輝度化、低騒音化を図り、さらに色むらや輝度む
らの低減された鮮明で良好な映像が得られる液晶プロジ
ェクタを提供する。 【解決手段】 所定の偏光成分を偏光膜２裏面に反射膜
３を備えて反射し、不要偏光を吸収する偏光板の裏面に
放熱部材５を備えて、液晶プロジェクタの偏光子１６や
検光子１７として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、偏光機能を有す
る偏光板、および偏光板を備えた液晶パネルを用いて画
像を投写する液晶プロジェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタは、一対の基板内に液
晶を封入してなる液晶パネルを用いて画像を表示させ、
この液晶パネルの表示像を投写レンズによりスクリーン
面に拡大投写する。液晶パネルは通常一対の偏光板と共
に使用され、液晶パネルの光入射側に配置される偏光板
は偏光子と呼ばれ、液晶パネルの光出射側に配置される
偏光板は検光子と呼ばれる。図９は、例えば特開平１０
−１８６５４８号公報に示された従来の液晶プロジェク
タの構成を示す概略図である。図において、６Ｂ、６
Ｇ、６Ｒは入射側偏光板、７Ｂ、７Ｇ、７Ｒは液晶パネ
ル、８Ｂ、８Ｇ、８Ｒは出射側偏光板、９は反射鏡を備
えた光源、１０は紫外赤外カットフィルター、１１、１
２はインテグレーターレンズ、１３は偏光変換素子、１
４は全反射鏡、１５は色分離手段、１８は色合成手段、
１９は投写レンズ、１００は概ね偏光がそろった光束を
示す。

【０００３】次に、動作について説明する。まず、反射
鏡を備えた光源９から出射された光束のうち可視光以外
の利用されない成分は紫外赤外カットフィルター１０に
より除去される。次に紫外赤外カットフィルター１０を
透過した光束はインテグレーターレンズ１１、１２によ
り平面分割されて、液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒ上で重
ね合わされる。インテグレータレンズ１２の直後には偏
光変換素子１３が設置されている。偏光変換素子１３
は、例えば特開平０９−３１１２９７号公報にその詳細
が記載されるように、無偏光の入射光束から概ね偏光が
そろった光束１００を生成する。この光束１００が、光
の波長に応じて透過、反射を行う２個の色分離素子１５
により青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の三色の光束に分
離される。色分離された光束は、偏光子として機能する
入射側偏光板６Ｂ、６Ｇ、６Ｒにより十分な偏光度を持
つ直線偏光になる。生成された直線偏光が液晶パネル７
Ｂ、７Ｇ、７Ｒにおいて変調され、検光子として機能す
る出射側偏光板８Ｂ、８Ｇ、８Ｒにより検光される。な
お、これらの入射側偏光板６Ｂ、６Ｇ、６Ｒ及び出射側
偏光板８Ｂ、８Ｇ、８Ｒはガラス基板上に偏光膜を貼り
付けたものである。この様に検光された３色の光束は色
合成手段１８により合成され、投写レンズ１９により図
示されていないスクリーン上に映像として映し出され
る。なお、偏光変換素子１３において所望の向きに偏光
されなかった成分、および、液晶パネル７（７Ｂ、７
Ｇ、７Ｒ）の出射光のうち画像形成に寄与しない成分は
それぞれ、入射側偏光板６（６Ｂ、６Ｇ、６Ｒ）、出射
側偏光板８（８Ｂ、８Ｇ、８Ｒ）で吸収される。

【０００４】このように、不要偏光を吸収して除去する
機能を有する偏光板６、８では、光を吸収することによ
り発熱し、特性を維持するために強制的に冷却するもの
であり、例えば、特開平１１−５２３２４号公報に記載
されるように、液晶パネル７とその入出射側偏光板６、
８の間の隙間に冷却ファンを用いて空気を送り込み、表
面から直接熱を奪い取るという手法が用いられている。
また、偏光板６、８の中で発熱量が多いものの冷却には
熱を周辺に拡散させる構造が用いられている。この一つ
には、例えば特開平１１−３３７９１９号公報に記載さ
れた偏光板では、ガラス基板として熱伝導率が比較的高
いサファイヤガラス等の光学的に透明な媒質を用いてい
るものがある。他にも、特開平０３−１７４１３４号公
報に記載されているように透明な液体セルに偏光膜を貼
り付けた偏光板６、８などがある。更に、例えば特開平
１１−２９５６６０号公報に記載されているように、液
晶パネルの入出射側に設置する偏光板に、不要偏光を反
射する光反射型の偏光板を用いて、偏光板における発熱
を減少させた液晶プロジェクタが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶プロジェク
タは以上のように構成されているが、近年、画像情報を
より鮮明に投写するために高解像度の液晶パネルを用
い、さらには高輝度化が促進されている。このため、高
輝度化に伴って光源で用いるランプの出力も大きくな
り、高性能な冷却構造は重要課題である。上述した冷却
ファンを用いて偏光板６、８を冷却する手法では、冷却
性能を高める為に、他の電子部品の放熱に用いられる金
属製のフィンなどを偏光板６、８の表面に設けて放熱面
積を広げることができない。これは光路上に配置される
偏光板６、８には、影となるようなものを表面に設置す
ることが出来ないからである。従って、冷却性能を高め
る為には冷却ファンで吹き付ける空気の風速を上げるし
かなく、それに伴なうファン騒音の増大を引き起こす。
また、偏光板６、８上での冷却風速に偏りが生じやすい
為、偏光板面内で温度差が生じ、偏光板面内での光透過
率の違いを引き起こし、映像に色むらや輝度むらが生じ
る等の問題点があった。

【０００６】また、高熱伝導媒質や透明な液体セルを用
いた偏光板は高価であり、大幅なコストアップを招く。
その他にも、発熱そのものを減らす為に不要偏光を反射
する反射型偏光板を用いると、不要偏光の反射がコント
ラスト悪化の原因となる。また通常、屈折率の異方性を
利用して直線偏光を分離する反射型偏光板では偏光膜に
多層膜を用い、十分な直線偏光度を持つ光速が得られな
いという問題点もあった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、不要偏光を吸収する偏
光板で、コスト増加を招くことなく冷却能力を向上出来
る構造を提供することを目的する。さらに、この偏光板
を用いて液晶プロジェクタの高輝度化、低騒音化を促進
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
記載の偏光板は、入射した光の所定の偏光成分を透過さ
せ他を吸収する偏光膜を基板表面に形成したものであっ
て、上記偏光膜の上記基板側表面に形成され、上記偏光
膜を透過した偏光成分を反射して該偏光膜の裏面側より
再度透過させて外部へ出射する為の反射膜と、上記基板
に密着形成され上記偏光膜を冷却する為の放熱部材とを
備えたものである。

【０００９】またこの発明に係る請求項２記載の偏光板
は、請求項１において、放熱部材としてヒートシンクを
基板に密着して設置したものである。

【００１０】またこの発明に係る請求項３記載の偏光板
は、請求項１または２において、基板が放熱部材を兼用
したものである。

【００１１】またこの発明に係る請求項４記載の液晶プ
ロジェクタは、光源と、液晶パネルと、該液晶パネルの
光入射側の偏光板および光出射側の偏光板とを備えて、
上記光源からの光を上記レンズおよび上記偏光板を介し
て上記液晶パネルを通過させ、投影するようにしたもの
であって、上記入射側偏光板、上記出射側偏光板の一方
あるいは双方に請求項１〜３のいずれかに記載の偏光板
を用いたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１による偏光板の構造を示す断面図である。
図において、１は反射防止膜、２は偏光膜、３は反射
膜、４は基板、５は放熱部材である。図に示すように、
ガラス基板等の基板４上に、偏光を反射する反射膜３が
形成され、その上に、特定の偏光成分を透過し不要偏光
を吸収する偏光膜２が形成される。さらに、この偏光膜
２の上には光束の入射角に応じて最適化された反射防止
膜１が形成されている。また、放熱部材５は基板４裏面
に密着形成され、不要偏光の吸収により発熱している偏
光膜２を反射膜３および基板４を介して冷却する。放熱
部材５は熱伝導性の良好な材質から成り、図に示すよう
に、放熱面積が十分確保できる形状で構成される。

【００１３】このように構成される偏光板は、入射光の
内、偏光膜２を透過した偏光成分を偏光膜２の裏面（基
板４側表面）に形成された反射膜３で反射させ、偏光膜
２の裏面側から再度透過させて用い、不要偏光を偏光膜
２で吸収する。偏光板裏面には放熱部材５が備えられ
て、偏光膜２を冷却する。偏光板の裏面側には光が透過
しないため、裏面側に設けられる放熱部材５は、透明で
ある必要はなく、アルミ、銅など広く用いられている高
熱伝導材質を用いることができ、また放熱面積の拡大お
よび放熱部材表面での熱伝達の改善も容易となる。これ
により、騒音の発生を抑制しつつ高い冷却性能で偏光板
が冷却でき、高いエネルギーをもつ光束から偏光を作る
場合においても偏光板の温度による劣化を抑制すること
がことが容易になる。また、放熱部材５に高熱伝導材質
を用いることにより、偏光板全体の温度をほぼ均一に保
つことが可能となり、温度差に起因する光透過率の面内
での変化を抑制でき、例えば液晶プロジェクタに用いた
場合、映像における色むらや輝度むらの発生を防止して
表示性能を向上させる。また、偏光板表面には反射防止
膜１が形成され、不要偏光の反射が防止できてコントラ
ストが良好となり、また十分な光量も確保できる。

【００１４】また、放熱部材５としてヒートシンクを基
板４に密着して設置しても良く、容易に高い冷却性能が
得られる。ヒートシンクはファン付きヒートシンク、液
冷ヒートシンク等でも良い。また、放熱部材５には放熱
フィン、ヒートパイプを用いた放熱器、電子冷却器など
を用いても良い。

【００１５】また、上記実施の形態１では、基板４裏面
に放熱部材５を密着形成したが、放熱部材５そのものを
偏光板の基板４として用いてもよく、偏光板の構成が簡
便になり、製造も容易になる。

【００１６】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による液晶プロジェクタの構成を示した概略図であ
る。図において、７Ｂ、７Ｇ、７Ｒは液晶パネル、８
Ｂ、８Ｇ、８Ｒは検光子として機能する出射側偏光板、
９は反射鏡を備えた光源、１０は紫外赤外カットフィル
ター、１１、１２はインテグレーターレンズ、１３は偏
光変換素子、１４は全反射鏡、１５は色分離手段、１６
は偏光子として機能する入射側偏光板、１８は色合成手
段、１９は投写レンズである。この実施の形態では、入
射側偏光板１６に、上記実施の形態１による偏光板を用
い、偏光変換手段１３と色分離手段１５の間に配置す
る。

【００１７】次に、動作について説明する。まず、反射
鏡を備えた光源９から出射された光束のうち可視光以外
の利用されない成分は紫外赤外カットフィルター１０に
より除去される。次に紫外赤外カットフィルター１０を
透過した光束はインテグレーターレンズ１１、１２によ
り平面分割されて、液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒ上で重
ね合わされる。インテグレータレンズ１２の直後には偏
光変換素子１３が設置され、無偏光の入射光束から概ね
偏光がそろった光束を生成する。この光束が、入射側偏
光板１６により十分な偏光度を持つ直線偏光になる。生
成された直線偏光は、光の波長に応じて透過、反射を行
う２個の色分離素子１５により青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤
（Ｒ）の三色の光束に分離され、色分離された光束は、
液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒにおいて変調され、検光子
として機能する出射側偏光板８Ｂ、８Ｇ、８Ｒにより検
光される。この様に検光された３色の光束は色合成手段
１８により合成され、投写レンズ１９により図示されて
いないスクリーン上に映像として映し出される。なお、
偏光変換素子１３において所望の向きに偏光されなかっ
た成分、および、液晶パネル７（７Ｂ、７Ｇ、７Ｒ）の
出射光のうち画像形成に寄与しない成分はそれぞれ、入
射側偏光板１６、出射側偏光板８（８Ｂ、８Ｇ、８Ｒ）
で吸収される。

【００１８】この実施の形態では、偏光子となる入射側
偏光板１６に実施の形態１による放熱部材５を備えた偏
光板を用いた。所定の偏光成分を反射させて用いるた
め、通常、光の入射方向に対して表面を４５度傾けて配
置する。このように、冷却性能の良好な入射側偏光板１
６を用いたため、液晶プロジェクタの低騒音化、高輝度
化を安価で容易に促進できる。また、偏光板１６の温度
均一性が良好で温度差に起因する光透過率の面内変化が
少ないため、映像における色むらや輝度むらの発生が低
減され、鮮明で良好な映像を提供できる。さらに、入射
側偏光板１６を１枚にして色分離手段１５の手前に配置
したため、安価で小型な装置構成が提供できる。

【００１９】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による液晶プロジェクタの構成を示した概略図であ
る。図に示すように、入射側偏光板１６を３枚にしてそ
れぞれの液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒの直前に配置す
る。この場合も、上記実施の形態２と同様に、入射側偏
光板１６に、上記実施の形態１による偏光板を用い、光
の入射方向に対して表面を４５度傾けて配置する。これ
により、上記実施の形態２と同様に、液晶プロジェクタ
の低騒音化、高輝度化を安価で容易に促進でき、色むら
や輝度むらの発生が低減された鮮明で良好な映像を提供
できる。また、この場合、入射側偏光板１６を液晶パネ
ル７の直前に配置したため、液晶パネル７への入射光速
の直線偏光度が良好となる。

【００２０】なお、図４で示すように、３枚の入射側偏
光板の内２枚を上記実施の形態１による偏光板１６を用
い、他の１枚を従来例で示した、透過光を利用する偏光
板６Ｇを用いても良く、図３で示すものよりも安価で小
型な装置構成となる。

【００２１】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４による液晶プロジェクタの構成を示した概略図であ
る。図に示すように、偏光子として機能する入射側偏光
板には、従来例で示した、透過光を利用する偏光板６
Ｂ、６Ｇ、６Ｒを用い、検光子として機能する出射側偏
光板１７に上記実施の形態１による放熱部材５を備えた
偏光板を用い、この出射側偏光板１７を、色合成手段１
８と投写レンズ１９との間で光の入射方向に対して表面
を４５度傾けて１枚配置した。このように、冷却性能の
良好な出射側偏光板１７を用いたため、液晶プロジェク
タの低騒音化、高輝度化を安価で容易に促進できる。ま
た、偏光板１６の温度均一性が良好で温度差に起因する
光透過率の面内変化が少ないため、映像における色むら
や輝度むらの発生が低減され、鮮明で良好な映像を提供
できる。

【００２２】なお、図６に示すように、出射側偏光板１
７を３枚にしてそれぞれの液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒ
の直後に配置しても良く、上記実施の形態４と同様の効
果を奏する。また、３枚の出射側偏光板のうちの１枚又
は２枚のみに、上記実施の形態１による放熱部材５を備
えた偏光板を用いる様にしても良い。

【００２３】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５による液晶プロジェクタの構成を示した概略図であ
る。図に示すように、偏光子として機能する入射側偏光
板１６と検光子として機能する出射側偏光板１７との双
方に、上記実施の形態１による放熱部材５を備えた偏光
板を用いた。

【００２４】図８は、上記実施の形態５の別例による液
晶プロジェクタの構造を示す斜視図である。この場合
も、偏光子として機能する入射側偏光板１６と検光子と
して機能する出射側偏光板１７との双方に、上記実施の
形態１による放熱部材５を備えた偏光板を用いており、
図８では便宜上、光源９から偏光変換素子１３までの部
分と投写レンズ１９を省略する。図に示すように、３枚
の液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒが水平に設置され、その
上段と下段との２段構造で構成される。概ね偏光のそろ
った光束１００が、２段構造のうち下段の部分に配置さ
れた２枚の色分離手段１５によって赤、緑、青の３色の
光束に分離される。分離された３色の光束は、偏光子と
して機能する入射側偏光板１６により、直線偏光にな
る。この入射側偏光板１６は、上段と下段の間の３枚の
液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒの直下に４５度の角度で配
置され、直線偏光は上方向に進行方向を変えて液晶パネ
ル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒに入射し、変調される。この光束は
検光子として機能する出射側偏光板１７によって検光さ
れる。出射側偏光板１７は液晶パネル７Ｂ、７Ｇ、７Ｒ
の真上に４５度の角度で配置され、三色の光束の進行方
向は水平方向へと変えられ、上段にある色合成手段１８
により投写光束として重ね合わされる。この投写光束は
色合成手段１８の直後に配置された投写レンズ１９によ
り拡大され、スクリーン上に映像として映し出される。

【００２５】図７、図８で示したように、この実施の形
態５では、冷却性能の良好な入射側偏光板１６および出
射側偏光板１７を用いたため、液晶プロジェクタの低騒
音化、高輝度化が一層促進できる。また、映像における
色むらや輝度むらの発生も一層低減され、より鮮明で良
好な映像を提供できる。

【００２６】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る請求項１記
載の偏光板は、入射した光の所定の偏光成分を透過させ
他を吸収する偏光膜を基板表面に形成したものであっ
て、上記偏光膜の上記基板側表面に形成され、上記偏光
膜を透過した偏光成分を反射して該偏光膜の裏面側より
再度透過させて外部へ出射する為の反射膜と、上記基板
に密着形成され上記偏光膜を冷却する為の放熱部材とを
備えたものであるため、放熱部材による効果的な放熱に
より高い冷却性能で偏光板を冷却でき、偏光板の温度に
よる劣化を抑制でき、さらに、偏光板全体の温度均一性
を良好にして温度差に起因する光の面内透過率の均一性
が向上する。

【００２７】またこの発明に係る請求項２記載の偏光板
は、請求項１において、放熱部材としてヒートシンクを
基板に密着して設置したため、容易に高い冷却性能を得
ることができる。

【００２８】またこの発明に係る請求項３記載の偏光板
は、請求項１または２において、基板が放熱部材を兼用
したため、偏光板の構成が簡便になり、製造も容易にな
る。

【００２９】またこの発明に係る請求項４記載の液晶プ
ロジェクタは、光源と、液晶パネルと、該液晶パネルの
光入射側の偏光板および光出射側の偏光板とを備えて、
上記光源からの光を上記レンズおよび上記偏光板を介し
て上記液晶パネルを通過させ、投影するようにしたもの
であって、上記入射側偏光板、上記出射側偏光板の一方
あるいは双方に請求項１〜３のいずれかに記載の偏光板
を用いたため、液晶プロジェクタの低騒音化、高輝度化
を安価で容易に促進でき、映像における色むらや輝度む
らの発生が低減され、鮮明で良好な映像を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による偏光板の構造
を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による液晶プロジェ
クタの構成を示す概略図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による液晶プロジェ
クタの構成を示す概略図である。

【図４】 この発明の実施の形態３の別例による液晶プ
ロジェクタの構成を示す概略図である。

【図５】 この発明の実施の形態４による液晶プロジェ
クタの構成を示す概略図である。

【図６】 この発明の実施の形態４の別例による液晶プ
ロジェクタの構成を示す概略図である。

【図７】 この発明の実施の形態５による液晶プロジェ
クタの構成を示す概略図である。

【図８】 この発明の実施の形態５の別例による液晶プ
ロジェクタの構造を示す斜視図である。

【図９】 従来の液晶プロジェクタの構成を示す概略図
である。

【符号の説明】

２ 偏光膜、３ 反射膜、４ 基板、５ 放熱部材、６
Ｂ，６Ｇ，６Ｒ 入射側偏光板、７Ｂ，７Ｇ，７Ｒ 液
晶パネル、８Ｂ，８Ｇ，８Ｒ 出射側偏光板、９ 光
源、１６ 入射側偏光板、１７ 出射側偏光板、１９
投写レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA46 BB11 BB63 BB65 BC21 2H088 EA15 HA13 HA18 HA21 HA24 HA28 MA04 MA06 MA20 2H091 FA08X FA08Z FA14X FA26X FA37X FA41Z FD06 LA04 MA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射した光の所定の偏光成分を透過させ
   他を吸収する偏光膜を基板表面に形成した偏光板におい
   て、上記偏光膜の上記基板側表面に形成され、上記偏光
   膜を透過した偏光成分を反射して該偏光膜の裏面側より
   再度透過させて外部へ出射する為の反射膜と、上記基板
   に密着形成され上記偏光膜を冷却する為の放熱部材とを
   備えたことを特徴とする偏光板。
2. 【請求項２】 放熱部材としてヒートシンクを基板に密
   着して設置したことを特徴とする請求項１記載の偏光
   板。
3. 【請求項３】 放熱部材が基板を兼用したことを特徴と
   する請求項１または２記載の偏光板。
4. 【請求項４】 光源と、液晶パネルと、該液晶パネルの
   光入射側の偏光板（以下、入射側偏光板と称す）および
   光出射側の偏光板（以下、出射側偏光板と称す）とを備
   えて、上記光源からの光を上記レンズおよび上記偏光板
   を介して上記液晶パネルを通過させ、投影するようにし
   た液晶プロジェクタにおいて、上記入射側偏光板、上記
   出射側偏光板の一方あるいは双方に請求項１〜３のいず
   れかに記載の偏光板を用いたことを特徴とする液晶プロ
   ジェクタ。