JP2003172819A

JP2003172819A - 偏光変換素子及び投射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003172819A
Application number: JP2001371133A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Hayashi; 成年林
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】表示品位の低下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し、さらにそれを用いた
投射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも２枚の直線偏光板６２，６３
を、それぞれの吸収軸が略一致するように積層してなる
偏光変換素子６０が提供される。これらの直線偏光板６
２，６３は通常、透明基板６１に積層され、この際、透
明基板６１の片方の面に複数の直線偏光板６２，６３を
積層してもよいし、透明基板６１の両面にそれぞれ少な
くとも１枚の直線偏光板６２，６３を積層してもよい。
直線偏光板６２，６３の空気と触れる最外面６４，６５
には、反射防止層を設けるのが有利であり、さらにこの
最外面６４，６５は、水に対する接触角度が８０度以上
となっているのが有利である。また、この偏光変換素子
６０を光路中に配置した投射型液晶表示装置も提供され
る。

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
置に好適に用いられる偏光変換素子に関するものであ
る。また本発明は、この偏光変換素子を用いた投射型液
晶表示装置にも関係している。

【０００２】

【従来の技術】投射型液晶表示装置は、液晶プロジェク
タとも呼ばれ、パーソナルコンピュータやテレビなどの
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。そして、かかる投射型液晶
表示装置には、透明基板に位相差板や直線偏光板が積層
されている偏光変換素子などの光学素子が多く用いられ
ている。

【０００３】投射型液晶表示装置には、透過型の液晶セ
ルを用いた透過型液晶プロジェクタと、反射型の液晶セ
ルを用いた反射型液晶プロジェクタがあり、前者の構成
の一例を図１に、後者の構成の一例を図２にそれぞれ示
す。そこでまず、これらの構成の概略について説明す
る。

【０００４】図１を参照して、透過型液晶プロジェクタ
は通常、光源系１０、反射・分光系２０及び拡大投射系
５０を有している。光源系１０は、白色光源１１、集光
レンズ１３及びＵＶ・ＩＲカットフィルター１２を有し
ており、この例では、白色光源１１からの白色光Ｌを集
光レンズ１３で集光し、さらにＵＶ・ＩＲカットフィル
ター１２で紫外線及び赤外線をカットして、反射・分光
系２０へ送るようになっている。白色光源１１には通
常、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどの高輝
度ランプが用いられる。

【０００５】反射・分光系２０は、４種のダイクロイッ
クミラー２１，２２，２３，２４、二つの全反射ミラー
２５，２６、それぞれ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂ
に対応する液晶セル２７Ｒ、２７Ｇ及び２７Ｂ、入射側
偏光変換素子２８Ｒ、２８Ｇ及び２８Ｂ、出射側偏光変
換素子２９Ｒ、２９Ｇ及び２９Ｂ、並びに集光レンズ３
０Ｒ、３０Ｇ及び３０Ｂを有している。

【０００６】そして、第一のダイクロイックミラー２１
は、光源系１０からの白色光Ｌを受けて、緑色光Ｇ及び
青色光Ｂのみを透過するものであり、ここを透過した緑
色光Ｇ及び青色光Ｂは、第二のダイクロイックミラー２
２へと送られる。第一のダイクロイックミラー２１で反
射した赤色光Ｒは、第一の全反射ミラー２５へと送ら
れ、ここで反射した後、赤用の集光レンズ３０Ｒ、入射
側偏光変換素子２８Ｒ、液晶セル２７Ｒ及び出射側偏光
変換素子２９Ｒを通って、第三のダイクロイックミラー
２３へと送られる。

【０００７】第二のダイクロイックミラー２２は、緑色
光Ｇのみを透過するものであり、第一のダイクロイック
ミラー２１を透過した緑色光Ｇと青色光Ｂのうち、第二
のダイクロイックミラー２２を透過した緑色光Ｇは、緑
用の集光レンズ３０Ｇ、入射側偏光変換素子２８Ｇ、液
晶セル２７Ｇ及び出射側偏光変換素子２９Ｇを通過し
て、第二の全反射ミラー２６へと送られる。また、第二
のダイクロイックミラー２２で反射した青色光Ｂは、青
用の集光レンズ３０Ｂ、入射側偏光変換素子２８Ｂ、液
晶セル２７Ｂ及び出射側偏光変換素子２９Ｂを通って、
第三のダイクロイックミラー２３へと送られる。

【０００８】第三のダイクロイックミラー２３は、赤色
光Ｒのみを透過するものであり、第一の全反射ミラー２
５から反射してきた赤色光Ｒは、第三のダイクロイック
ミラー２３をそのまま透過し、また第二のダイクロイッ
クミラー２２から反射してきた青色光Ｂは、第三のダイ
クロイックミラー２３で反射し、それぞれ第四のダイク
ロイックミラー２４へと送られる。第四のダイクロイッ
クミラー２４は、赤色光Ｒ及び青色光Ｂのみを透過する
ものであり、第三のダイクロイックミラー２３からの赤
色光Ｒ及び青色光Ｂはここをそのまま透過し、第二の全
反射ミラー２６からの緑色光Ｇはここで反射して、それ
ぞれ拡大投射系５０へと送られる。

【０００９】拡大投射系５０は、投射レンズ５１を有し
ており、ここでそれぞれの光に対応する画像が拡大され
て、スクリーン５２へ拡大像を投影することになる。な
お、各色に対応する液晶セル２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂの
入射側偏光変換素子２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ、及び出射
側偏光変換素子２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂは、液晶セル２
７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂに貼合して用いられることもある
が、通常は、液晶セル２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂと間隔を
置いて配置されており、この間隔は、冷却用の通風路と
なる。また、入射側偏光変換素子２８Ｒ，２８Ｇ，２８
Ｂは、集光レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとも間隔が保
たれている。このように、偏光変換素子２８Ｒ，２８
Ｇ，２８Ｂ，２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを液晶セル２７
Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂ及び集光レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３
０Ｂから離間して配置する場合は、直線偏光板をガラス
などの補強材に貼合した形で用いられる。

【００１０】このような投射型液晶表示装置において
は、各液晶セル２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂは、それぞれ２
枚の偏光変換素子、すなわち入射側偏光変換素子２８
Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ及び出射側偏光変換素子２９Ｒ，２
９Ｇ，２９Ｂの間に配置されている。これらの偏光変換
素子２８，２９は、画像をスクリーンに拡大して投射す
るのに必要な光量の光が透過するため、発熱が大きい。

【００１１】次に図２を参照して、反射型液晶プロジェ
クタは通常、光源系１０、画像形成系４０及び拡大投射
系５０を有している。光源系１０は、白色光源１１、Ｕ
Ｖ・ＩＲカットフィルター１２、及び集光レンズ１３を
有しており、この例では、白色光源１１からの白色光Ｌ
をＵＶ・ＩＲカットフィルター１２に通して紫外線及び
赤外線をカットし、さらに集光レンズ１３で集光して、
画像形成系２０へ送るようになっている。なお、光源系
１０では、偏光ビームスプリッタ１４（ＰＢＳと略称さ
れることもある）によりＰ偏光又はＳ偏光に変換される
のが一般的である。白色光源１１には通常、メタルハラ
イドランプや高圧水銀ランプなどの高輝度ランプが用い
られる。

【００１２】画像形成系４０は、白色光Ｌをダイクロイ
ックミラーやダイクロイックプリズムで、赤色光Ｒ、緑
色光Ｇ及び青色光Ｂに分光し、それぞれの色に対応する
液晶セルでそれぞれの色の像を形成し、次いで色合成を
行った後、拡大投射系５０へ送るものである。図２に
は、ダイクロイックミラー２１，２２を用いた例を示し
ている。

【００１３】すなわち、第一のダイクロイックミラー２
１は、赤色光Ｒ及び青色光Ｂだけを透過するものであ
り、ここを透過した赤色光Ｒ及び青色光Ｂは、第二のダ
イクロイックミラー２２へと送られる。第一のダイクロ
イックミラー２１で反射した緑色光Ｇは、全反射ミラー
２５へと送られ、ここで反射した後、緑用の偏光ビーム
スプリッタ４４Ｇへと送られる。一方、第二のダイクロ
イックミラー２２は、青色光Ｂだけを透過するものであ
り、第一のダイクロイックミラー２１を通過してここへ
到達した赤色光Ｒ及び青色光Ｂのうち、赤色光Ｒは第二
のダイクロイックミラー２２で反射して、赤用の偏光ビ
ームスプリッタ４４Ｒへと送られ、青色光Ｂは第二のダ
イクロイックミラー２２を透過して、青用の偏光ビーム
スプリッタ４４Ｂへと送られる。

【００１４】こうして分光され、それぞれの偏光ビーム
スプリッタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂへと到達する偏光
は、Ｐ偏光又はＳ偏光となっているので、各偏光ビーム
スプリッタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂが、入射するＰ偏光
又はＳ偏光を液晶セル４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂ側へ反射
するようにしておけば、各スプリッタ面で、その背面側
へ反射し、各色に対応する偏光変換素子４８Ｒ，４８
Ｇ，４８Ｂを経て、反射型液晶セル４７Ｒ，４７Ｇ，４
７Ｂへと到達し、ここで各色の画像が形成される。そし
て、反射型液晶セル４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂの背面側に
設けられた反射面で反射した偏光は、再び液晶セル４７
Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂ、偏光変換素子４８Ｒ，４８Ｇ，４
８Ｂ及び偏光ビームスプリッタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ
を通って、色合成プリズム４９へと送られ、ここで色合
成されて、拡大投射系５０へと送られる。なお、光源系
１０に偏光ビームスプリッタ１４を設けなかった場合
は、画像形成系４０に設けられた各色に対応する偏光ビ
ームスプリッタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂで、必要なＰ偏
光又はＳ偏光が反射されて液晶セル４７Ｒ，４７Ｇ，４
７Ｂ側へ送られ、残りは透過又は光源側への反射によっ
て消費されることになる。

【００１５】画像形成系４０には、特定波長の直線偏光
を回転させる素子が使われることもある。そのような素
子として、カラーリンク社製の“カラーセレクト”など
がある。また、偏光変換素子４８Ｒ，４８Ｇ，４８Ｂ
は、直線偏光の偏光面を回転させたり、直線偏光をほぼ
円偏光にしたりするために用いられる。図２には、偏光
ビームスプリッタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂと液晶セル４
７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂとの間に偏光変換素子４８Ｒ，４
８Ｇ，４８Ｂが配置される例を示したが、場合によって
は、この位置ではなく、偏光ビームスプリッタ４４Ｒ，
４４Ｇ，４４Ｂの前面側、すなわち、ダイクロイックミ
ラー２２と偏光ビームスプリッタ４４Ｒの間、ダイクロ
イックミラー２２と偏光ビームスプリッタ４４Ｂの間、
及び全反射ミラー２５と偏光ビームスプリッタ４４Ｇの
間に、偏光変換素子が配置されることもある。

【００１６】拡大投射系５０は、投射レンズ５１を有し
ており、ここでそれぞれの光に対応する画像が拡大され
て、スクリーン５２へ拡大像を投影することになる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】こうした投射型液晶表
示装置（液晶プロジェクタ）においては、小さい面積の
液晶セルにより形成された画像を拡大して投射するため
に、前述したメタルハライドランプや高圧水銀ランプの
如き高輝度の光源が用いられている。そのため、偏光板
に入射する光量も非常に強く、また、直線偏光板に吸収
されて熱に変換される光もかなり多いため、使用中の直
線偏光板は従来の液晶表示装置と比較して多くの熱を発
し、高温となる。このように非常に強い光と熱のため、
偏光板の偏光度低下や透過率低下等、偏光板の劣化が起
こる。

【００１８】かかる直線偏光板の劣化を防ぐため、通
常、空冷ファンなどによって冷却される場合が多い。し
かし、空冷ファンの振動音の制約で充分な空冷ができて
いないことがある。また最近の投射型液晶表示装置に
は、より小さく、より明るくすることが求められてお
り、偏光変換素子に入射する単位面積あたりの光量がま
すます高くなっている。そのため、偏光板の劣化も加速
され、表示される画像の表示品位が低下するという問題
が顕著になってきた。

【００１９】そこで本発明者は、表示品位の低下が少な
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
べく鋭意研究を行った結果、２枚以上の直線偏光板をそ
れぞれの吸収軸が略一致した状態で積層することで、表
示品位の低下が少ない投射型液晶表示装置を与えること
を見出し、本発明に至った。

【００２０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、少な
くとも２枚の直線偏光板を、それぞれの吸収軸が略一致
するように積層してなる偏光変換素子を提供するもので
ある。また本発明によれば、この偏光変換素子が光路中
に配置されている投射型液晶表示装置も提供される。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明では、少なくとも２枚の直
線偏光板を積層して、偏光変換素子とする。これら少な
くとも２枚の直線偏光板は通常、透明基板に積層される
が、この際、透明基板の片方の面に少なくとも２枚の直
線偏光板を積層することもできるし、透明基板の両面に
各々少なくとも１枚の直線偏光板を積層することもでき
る。前者の形態を図３（ａ）に、後者の形態を図３
（ｂ）にそれぞれ示す。

【００２２】図３（ａ）の例では、透明基板６１の片方
の面に、第一の直線偏光板６２及び第二の直線偏光板６
３が積層されて、偏光変換素子６０が構成されている。
また図３（ｂ）の例では、透明基板６１の一方の面に第
一の直線偏光板６２が、もう一方の面に第二の直線偏光
板６３がそれぞれ積層されて、偏光変換素子６０が構成
されている。いずれの場合も、複数の直線偏光板６２，
６３は、それぞれの吸収軸が略一致するように積層する
必要がある。

【００２３】複数の直線偏光板を積層するにあたって、
それぞれの直線偏光板の吸収軸のなす角度が事実上０°
となるよう積層するのが最も好ましいが、この角度が±
２度以内となるようにすれば、概ね所期の目的を達成す
ることができ、好ましくはこの角度は±１度以内であ
る。複数の直線偏光板の吸収軸が±２度を超えてずれる
と、充分な偏光度が得られなくなる傾向にある。

【００２４】透明基板６１は、例えば、光学的に等方性
のガラス平板であってもよいし、ガラス平板の一方の面
又は両面にダイクロイックコート層を有し、特定波長範
囲の光のみを透過し、他の波長範囲の光は透過しないト
リミングフィルターなどであってもよい。透明基板６１
の材質は、例えば、珪酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、サ
ファイアガラスのような無機ガラスであってもよいし、
アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂のような有機
の透明樹脂であってもよい。透明基板６１の厚みは、通
常０.３〜２mm 程度である。また、透明基板６１の面積
は、目的とする投射型液晶表示装置のサイズによって適
宜選択される。

【００２５】かかる透明基板６１に、少なくとも２枚の
直線偏光板を、その吸収軸が略一致するように積層す
る。直線偏光板としては、一般に、偏光子フィルムの片
面又は両面に保護フィルムが積層されたものが用いられ
る。この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二色性染料又はヨウ素が吸
着配向されたものが挙げられ、なかでも投射型液晶表示
装置には、二色性染料を吸着配向させたいわゆる染料系
偏光子が好ましく用いられる。偏光子フィルムの厚み
は、通常１０〜５０μm 程度である。偏光子フィルムの
片面又は両面に積層される保護フィルムとしては、例え
ば、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロースの
ような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、通常２０〜２００μm 程度である。偏光子
フィルムと保護フィルムは、例えば、ポリビニルアルコ
ール系接着剤層を介して積層される。

【００２６】直線偏光板６２，６３の面積は通常、透明
基板６１の面積とほぼ同じか、又はそれよりもやや小さ
くするのが好ましい。このような直線偏光板６２，６３
は、従来からの投射型液晶表示装置に用いられているも
のでもよい。

【００２７】また、これらの直線偏光板は、その吸収軸
に平行な直線偏光を入射させたときに、波長４３０〜７
００nmの透過率が０.０５％以上５０％以下であるのが
好ましい。特に、青色光が通る部分に用いる偏光変換素
子の直線偏光板については、その吸収軸と平行に入射す
る波長４４０nmの光の透過率が０.０５％以上５０％以
下であるのが好ましく、またこの透過率は、０.０５％
以上３０％以下、とりわけ０.１％以上２０％以下であ
るのが一層好ましい。青用に用いる偏光変換素子におい
て、直線偏光板の波長４４０nmにおける透過率が０.０
５％よりも低いと、複数枚積層したときの吸収軸に垂直
な方向（透過軸方向）のトータルの透過率が低くなるの
で、好ましくない。また、その透過率が５０％を超える
場合は、充分な偏光性能が得られない。

【００２８】緑色光が通る部分に用いる偏光変換素子の
直線偏光板については、その吸収軸と平行に入射する波
長５５０nmの光の透過率が０.０５％以上５０％以下で
あるのが好ましく、またこの透過率は、０.０５％以上
３０％以下、とりわけ０.１％以上２０％以下であるの
が一層好ましい。緑用に用いる偏光変換素子において、
直線偏光板の波長５５０nmにおける透過率が０.０５％
よりも低いと、複数枚積層したときの吸収軸に垂直な方
向（透過軸方向）のトータルの透過率が低くなるので、
好ましくない。また、その透過率が５０％を超える場合
は、充分な偏光性能が得られない。

【００２９】赤色光が通る部分に用いる偏光変換素子の
直線偏光板については、その吸収軸と平行に入射する波
長６１０nmの光の透過率が０.０５％以上５０％以下で
あるのが好ましく、またこの透過率は、０.０５％以上
３０％以下、とりわけ０.１％以上２０％以下であるの
が一層好ましい。赤用に用いる偏光変換素子において、
直線偏光板の波長６１０nmにおける透過率が０.０５％
よりも低いと、複数枚積層したときの吸収軸に垂直な方
向（透過軸方向）のトータルの透過率が低くなるので、
好ましくない。また、その透過率が５０％を超える場合
は、充分な偏光性能が得られない。

【００３０】本発明の偏光変換素子は、必要に応じて位
相差板が積層されていてもよい。この場合の例を図４に
示す。図４（ａ）の例では、透明基板６１の片方の面
に、位相差板６７が積層され、さらにその外面に、第一
の直線偏光板６２及び第二の直線偏光板６３がこの順で
積層されて、偏光変換素子６０が構成されている。また
図４（ｂ）の例では、透明基板６１の一方の面に第一の
直線偏光板６２が積層され、もう一方の面に第二の直線
偏光板６３及び位相差板６７がこの順で積層されて、偏
光変換素子６０が構成されている。なお、位相差板６７
を配置する場合、必ずしもこの図に示した位置に限定さ
れるものでなく、例えば、透明基板６１の片方の面に複
数の直線偏光板を積層し、その外面に位相差板を積層し
て、位相差板が最外面にくるように配置してもよい。

【００３１】位相差板６７としては、無機結晶であるサ
ファイアや水晶などを用いることもできるが、通常は、
樹脂からなるものが好ましく用いられ、例えば、高分子
フィルムが一軸方向に延伸された位相差フィルムが挙げ
られる。具体的には、ポリビニルアルコール系樹脂フィ
ルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、変性ポリカー
ボネート樹脂フィルム（例えば、帝人社製の“ピュアエ
ースＷＲ”など）、ジアセチルセルロースフィルムやト
リアセチルセルロースフィルムのようなセルロース系樹
脂フィルム（例えば、富士写真フィルム社製の“フジタ
ック”など）、ノルボルネンのような環状オレフィンを
モノマーとする環状ポリオレフィン系樹脂フィルム（例
えば、ジェイエスアール社製の“アートン”、積水化学
工業社製の“エスシーナ”など）、ポリサルホン系樹脂
フィルム、ポリエーテルサルホン系樹脂フィルム、ポリ
エステル系樹脂フィルム、ポリイミド系樹脂フィルム、
ポリアミド系樹脂フィルム、ポリアリレート系樹脂フィ
ルムなどが挙げられる。また、富士写真フィルム社製の
“ワイドビュー”フィルムや、日本石油化学社製の“日
石ＬＣフィルム”のような、基材樹脂フィルムに液晶性
物質が塗布配向されている位相差フィルムを、位相差板
６７として用いてもよい。位相差板６７の厚みは、通常
２０〜１,０００μm程度である。

【００３２】位相差板６７としては通常、それを積層し
た偏光変換素子が配置される光路の光に対して１／２波
長のレターデーションを示すものが用いられる。例え
ば、赤色の光路に用いる偏光変換素子に対しては、レタ
ーデーションが２９０〜３２０nm、とりわけ３００〜３
１０nmであり、赤色の光に対して１／２波長板として機
能するものが好ましい。緑色の光路に用いる偏光変換素
子に対しては、レターデーションが２６０〜２９０nm、
とりわけ２７０〜２８０nmであり、緑色の光に対して１
／２波長板として機能するものが好ましい。また青色の
光路に対しては、レターデーションが２１０〜２４０n
m、とりわけ２２０〜２３０nmであり、青色の光に対し
て１／２波長板として機能するものが好ましい。

【００３３】樹脂の延伸フィルムは、そのままの形態で
位相差板６７として用いてもよく、また、その片面又は
両面に、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロー
スのようなセルロース系樹脂からなる保護フィルムを積
層した状態で位相差板６７として用いてもよい。位相差
板６７の面積は通常、透明基板６１の面積とほぼ同じ
か、又はそれよりもやや小さくするのが好ましい。

【００３４】本発明の偏光変換素子６０においては、直
線偏光板６２，６３は、その最外面６４，６５に反射防
止層を有していてもよい。例えば、図３（ａ）や図４
（ａ）に示すような、透明基板６１の片方の面に複数の
直線偏光板６２，６３が積層されている場合は、そのう
ち最も外側となる直線偏光板、すなわち第二の直線偏光
板６３の最外面６５に、反射防止層を設けることができ
る。また、図３（ｂ）に示すような、透明基板６１の両
面にそれぞれ直線偏光板６２，６３が積層されている場
合は、第一の直線偏光板６２の最外面６４又は第二の直
線偏光板６３の最外面６５のいずれか一方に、反射防止
層を設けることができるし、両方の最外面６４，６５に
反射防止層を設けることもできる。なお、位相差板が最
外層となる場合、例えば図４（ｂ）に示すような層構成
の場合には、その位相差板６７の最外面６８に反射防止
層を設けることができる。

【００３５】ここで反射防止層は、空気層との界面にお
ける反射光を低減する層であり、その反射光に起因する
迷光の発生を防止する。反射防止層を有する面の反射率
は、２％以下であるのが好ましく、さらには１％以下で
あるのがより好ましい。

【００３６】反射防止層としては、通常使用されている
もの、例えば、金属、金属酸化物及び金属フッ化物から
選ばれる単層又は多層のものが挙げられる。金属として
は、例えば、銀などが挙げられ、金属酸化物としては、
例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、
酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムな
どが挙げられ、金属フッ化物としては、例えば、弗化マ
グネシウムなどが挙げられる。この反射防止層は、単層
であってもよいし、２層、３層、４層又はそれ以上の層
からなる多層であってもよい。反射防止層の厚みや、そ
れが多層である場合の各層の厚みは、その層数、各層に
用いる物質の屈折率などにより、適宜選択される。反射
防止層を有する直線偏光板も市販されているので、市販
品をそのまま使用することもできる。

【００３７】本発明の偏光変換素子は、直線偏光板６
２，６３の最外面６４，６５、例えば反射防止層を有す
る場合はその面における接触角度が８０度以上であるの
が好ましく、さらには１００度以上の接触角度を有する
のがより好ましい。ここでいう接触角度は、液体として
水を用いた場合の値である。直線偏光板の空気に触れる
面での接触角度が８０度未満であると、ゴミ等の微粒子
が付着しやすいので、そのような表面を有する偏光変換
素子を用いた投射型液晶表示装置は、長期間にわたって
使用した場合に、コントラストが低下しやすい傾向にあ
る。接触角度の上限は１８０度である。

【００３８】反射防止層を有する面６４，６５がここで
規定する接触角度を満足する場合、かかる反射防止層を
有する直線偏光板は、そのまま本発明の偏光変換素子に
用いることができる。ただし、通常の反射防止層の多く
は、ここで規定する接触角度を有していないので、この
場合には、反射防止層の上面にフッ素化合物からなる層
を設けるとよい。

【００３９】このために用いるフッ素化合物は、接触角
度を８０度以上にし得るものであれば特に限定されず、
表面の汚染を防止するために通常用いられるもの、例え
ば、含フッ素シラン化合物などを挙げることができる。
このようなフッ素化合物は、表面に指紋などの汚れが付
着するのを防止するために、通常用いられるものであ
る。かかる含フッ素シラン化合物として、具体的には例
えば、下記一般式（Ｉ）で示されるものが挙げられる。

【００４０】

【００４１】式中、Ｒ⁰ は炭素数１〜１６の直鎖状又は
分岐状パーフルオロアルキル基を、Ｘはヨウ素原子又は
水素原子を、Ｙは水素原子又は低級アルキル基を、Ｚは
フッ素原子又はトリフルオロメチル基を、Ｒ¹ は加水分
解可能な基を、Ｒ² は水素原子又は不活性な一価の有機
基を、ａ、ｂ、ｃ及びｄはそれぞれ独立に０〜２００の
整数を、ｅは０又は１を、ｍは０〜２の整数を、ｎは０
〜２の整数を、ｐは１以上の整数をそれぞれ表す。

【００４２】より具体的には、例えば、下式（II）で示
され、分子量が約４,５００の含フッ素シラン化合物が
挙げられる（これらの含フッ素シラン化合物について
は、例えば、特開平 1-294709 号公報参照）。

【００４３】

【００４４】本発明の偏光変換素子において、透明基板
６１の一方の面に直線偏光板６２，６３で覆われていな
い部分がある場合には、その部分にも反射防止層が設け
られていてもよい。また、図３（ａ）や図４（ａ）のよ
うに、透明基板６１の一方の面が空気に露出される場合
には、この露出面にも反射防止層を設けることができ
る。いずれの場合も、反射防止層を設けた表面は、その
接触角度が８０度以上、さらには１００度以上となるよ
うにするのが好ましい。

【００４５】位相差板が最外面となる場合も、当該位相
差板の最外面には、反射防止層を形成し、かつその面の
接触角度が８０度以上、さらには１００度以上となるよ
うにするのが好ましい。位相差板の外面に設けられる反
射防止層にも、直線偏光板の最外面に形成する反射防止
層として説明したのと同様のものを用いることができ
る。また、反射防止層を有する市販の位相差板を用いる
こともでき、その際、反射防止層を有する面がここで規
定する接触角度を満足する場合には、かかる反射防止層
を有する位相差板は、そのまま本発明の偏光変換素子に
用いることができる。ただし、通常の反射防止層の多く
は、ここで規定する接触角度を有していないので、この
場合には、反射防止層の上面にフッ素化合物からなる層
を設けることよい。フッ素化合物からなる層を設ける場
合の具体的な例は、直線偏光板についての説明がそのま
ま適用できる。

【００４６】本発明の偏光変換素子は、投射型液晶表示
装置（液晶プロジェクタ）に好適に用いることができ
る。例えば、投射型液晶表示装置において、白色光源か
らの白色光の光路中や、白色光を分光した後の赤色光、
緑色光、青色光である各原色光の光路中に挿入して用い
ることができる。

【００４７】具体的には、図１に示したような透過型液
晶プロジェクタであれば、各三原色に対応する液晶セル
２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂの入射側偏光変換素子２８Ｒ，
２８Ｇ，２８Ｂ、及び出射側偏光変換素子２９Ｒ，２９
Ｇ，２９Ｂの少なくとも一つとして用いることができ
る。ここで、偏光変換素子が図３（ａ）や図４（ａ）に
示すように、透明基板６１が一方の最外面を形成してい
る場合には、通常、この透明基板６１が液晶セル２７
Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂから遠い側となるように配置され
る。この場合の投射型液晶表示装置は、白色光源１１
と、その光源１１からの白色光Ｌを赤色光Ｒ、緑色光Ｇ
及び青色光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（通常ダイクロイックミ
ラーと呼ばれる）２１，２２，２３，２４と、液晶セル
２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂと、光路中に配置された本発明
の偏光変換素子とを有するものとなる。

【００４８】また、図２に示したような反射型液晶プロ
ジェクタであれば、各三原色に対応する液晶セル４７
Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂの前面に配置される偏光変換素子４
８Ｒ，４８Ｇ，４８Ｂの少なくとも一つとして用いるこ
とができる。場合によっては、偏光ビームスプリッタ４
４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂの前面側、すなわち、ダイクロイ
ックミラー２２と偏光ビームスプリッタ４４Ｒの間、ダ
イクロイックミラー２２と偏光ビームスプリッタ４４Ｂ
の間、及び全反射ミラー２３と偏光ビームスプリッタ４
４Ｇの間に、偏光変換素子が配置されることもある。こ
れらの投射型液晶表示装置は、白色光源１１と、その光
源１１からの白色光Ｌを赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光
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（通常ダイクロイックミラーと呼ば
れる）２１，２２と、それぞれの色のＰ偏光又はＳ偏光
のみを液晶セル４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂ側へ反射させる
ための偏光ビームスプリッタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ
と、液晶セル４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂと、光路中に配置
された本発明の偏光変換素子とを有するものとなる。

【００４９】さらに、単板形式でカラーフィルターから
の分光光を直接拡大する形式の投射型液晶表示装置もあ
るが、この場合には、白色光の光路中に本発明の偏光変
換素子が配置されることになる。この場合の投射型液晶
表示装置は、カラーフィルターを有する液晶セルと、そ
の光路中に配置された本発明の偏光変換素子とを有する
ものとなる。

【００５０】

【発明の効果】本発明の偏光変換素子は、少なくとも２
枚の直線偏光板が積層されたものであり、これを用いた
投射型液晶表示装置は、長期間にわたり使用した場合で
あっても直線偏光板の劣化が少なく、良好な表示画面を
保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】透過型液晶セルを用いた投射型液晶表示装置
（透過型液晶プロジェクタ）の構成例を示す図である。

【図２】反射型液晶セルを用いた投射型液晶表示装置
（反射型液晶プロジェクタ）の構成例を示す図である。

【図３】本発明に係る偏光変換素子の構成例を示す断面
模式図である。

【図４】本発明に係る偏光変換素子の別の構成例を示す
断面模式図である。

【符号の説明】

１０……光源系、１１……白色光源、１２……ＵＶ・ＩＲカットフィルター、１３……集光レンズ、１４……光源用の偏光ビームスプリッタ、２０……反射・分光系、２１，２２，２３，２４……ダイクロイックミラー、２５，２６……全反射ミラー、２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂ……透過型液晶セル、２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ……入射側偏光変換素子、２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂ……出射側偏光変換素子、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ……集光レンズ、４０……画像形成系、４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ……偏光ビームスプリッタ、４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂ……反射型液晶セル、４８Ｒ，４８Ｇ，４８Ｂ……偏光変換素子、４９……色合成プリズム、５０……拡大投射系、５１……投射レンズ、５２……スクリーン、Ｌ……白色光（光源光）、Ｒ……赤色光、Ｇ……緑色光、Ｂ……青色光、６０……偏光変換素子、６１……透明基板、６２，６３……直線偏光板、６４，６５……直線偏光板の最外面、６７……位相差板、６８……位相差板の最外面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２枚の直線偏光板を、それぞれ
の吸収軸が略一致するように積層してなることを特徴と
する偏光変換素子。
【請求項２】少なくとも２枚の直線偏光板が透明基板に
積層されている請求項１記載の偏光変換素子。
【請求項３】透明基板の片方の面に少なくとも２枚の直
線偏光板が積層されている請求項２記載の偏光変換素
子。
【請求項４】透明基板の両面にそれぞれ少なくとも１枚
の直線偏光板が積層されている請求項２記載の偏光変換
素子。
【請求項５】直線偏光板は、その吸収軸と平行に入射す
る波長４４０nmの光の透過率が０.０５〜３０％の範囲
にある請求項１〜４のいずれかに記載の偏光変換素子。
【請求項６】直線偏光板は、その吸収軸と平行に入射す
る波長５５０nmの光の透過率が０.０５〜３０％の範囲
にある請求項１〜４のいずれかに記載の偏光変換素子。
【請求項７】直線偏光板は、その吸収軸と平行に入射す
る波長６１０nmの光の透過率が０.０５〜３０％の範囲
にある請求項１〜４のいずれかに記載の偏光変換素子。
【請求項８】直線偏光板は、空気と触れる最外面に反射
防止層を有する請求項１〜７のいずれかに記載の偏光変
換素子。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の偏光変換
素子が光路中に配置されていることを特徴とする投射型
液晶表示装置。