JP2003215344A

JP2003215344A - 偏光子、およびこの偏光子を用いた光学機器

Info

Publication number: JP2003215344A
Application number: JP2002076021A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Miyazawa; 淳宮澤; Toshiaki Hashizume; 俊明橋爪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-07-30
Also published as: US20020191287A1; US6833953B2; US20050012996A1; US7085051B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性が高くかつ適切な偏光変換を行うこと
のできる偏光子、およびこの偏光子を用いた光学機器を
提供すること。【解決手段】入射した光束を直線偏光光束に変換する
偏光子４２は、低線膨張係数、高熱伝導率、低光弾性定
数のいずれかの材質から構成される基板４２１と、この
基板４２１の光出射側表面に微細な金属製の凸条部をス
トライプ条に配列して構成される複屈折部４２２と、こ
の複屈折部４２２を覆うように配置され、基盤４２１と
同様の材質からなる保護基板４２３とを備え、基板４２
１および保護基板４２３は、その周縁部分で弾性接着剤
４２４により接着されて、複屈折部４２２は、保護基板
４２３および弾性接着剤４２４によって密閉封入されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射した光束を直
線偏光光束に変換する偏光子、およびこの偏光子を用い
た光学機器に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、電気光学装置を利用した光学機
器として、光源と、この光源から出射れた光束を画像情
報に応じて変調する電気光学装置と、この電気光学装置
で変調された光束を拡大投写する投写光学系とを備えた
プロジェクタが利用されている。この電気光学装置とし
て液晶装置が知られており、液晶装置は、一対の透明基
板間に液晶等の電気光学材料を密閉封入した電気光学素
子と、この電気光学素子の入射側および出射側に配置さ
れる偏光子となる２枚の偏光板とを含んで構成される。
そして、従来、この偏光板は、ヨウ素や染料を含んだＰ
ＶＡ（ポリビニルアルコール）等の有機系材料からな
り、一定方向に延伸したフィルムを、ガラス基板等の支
持体で挟み込んだり、支持体に張り付けることにより構
成されていた。

【０００３】しかし、このような従来の偏光板は、有機
系の材料から構成されているため、高温に弱く、７０℃
以上の環境で継続的に使用されると、色が抜けてしまい
偏光機能が徐々に失われるという問題がある。このた
め、無機系材料から構成される偏光板として構造複屈折
型偏光子が提案されている。この構造複屈折型偏光子
は、ガラス等の透明基板の表面にアルミニウム等の金属
で微細な線状の凸条部をストライプ状に複数配列した複
屈折部を形成することにより構成され、凸条部間の空間
の回折現象を利用することにより、入射する光束を直線
偏光光束に変換することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造複屈折型偏光子は、複屈折部において入射した
光束の一部を熱として吸収するため、ガラス基板が熱歪
を起こし、適切な偏光変換を行えないという問題があ
る。特に、ガラス基板が出射側に配置されるような形で
使用すると、複屈折部で変換された偏光光束の偏光軸が
ガラス基板内で回転し、光抜け現象を起こすという問題
がある。

【０００５】本発明の目的は、耐久性が高くかつ適切な
偏光変換を行うことのできる偏光子、およびこの偏光子
を用いた光学機器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、構造複屈折型
偏光子の基板材料を取捨選択することにより、前記目的
を達成しようとするものである。具体的には、本発明の
偏光子は、入射した光束を直線偏光光束に変換する偏光
子であって、光線透過率が９７％以上の材料からなる基
板と、この基板の光出射側表面に微細な金属製の凸条部
をストライプ状に配列して構成される複屈折部とを備え
ていることを特徴とする。ここで、９７％以上の光線透
過率を有する基板材料としてはサファイア、ＬＢＣ３Ｎ
（ＨＯＹＡオプティクス製）、ネオセラム（日本電気ガ
ラス製）等がある。

【０００７】さらに、基板材料は、線膨張係数が４．８
×１０^-7／Ｋ以下の材料が好ましく、このような材料と
しては石英ガラス、ネオセラム、クリアセラム（オハラ
製）等があるが、なかでも結晶化ガラスや石英ガラスを
採用するのがより好ましい。また、複屈折部を構成する
金属製の凸条部としては、アルミニウムからなる凸条部
を採用することができ、偏光子の偏光特性は、凸条部の
ピッチ、高さ、およびデューティ比により定められる。
例えば、幅６５ｎｍ、高さ１２０〜１７０ｎｍの凸条部
を、１４４ｎｍのピッチで複数配列することにより、複
屈折部を構成することができる。

【０００８】このような本発明によれば、基板が入射側
に配置されることとなるため、偏光変換後の光束が基板
の熱歪等の影響を受けて偏光軸が回転することもなく、
適切な偏光変換を行うことができる。また、基板材料と
して線膨張係数の低い材料を採用することにより、複屈
折部で吸収された熱が基板材料に作用しても歪が生じに
くくなるため、偏光子の光抜け現象等の発生を防止する
ことができる。さらに、複屈折部が金属から構成されて
いるため、十分な耐久性を確保することができる。

【０００９】また、基板材料は、６．２１Ｗ／（ｍ・
Ｋ）以上の熱伝導率を有することが好ましい。この場
合、具体的な基板材料としては、サファイアや水晶を採
用することができる。

【００１０】このような本発明によれば、基板材料とし
て熱伝導率の高い材料を採用することにより、複屈折部
で吸収された熱が基板材料に作用しても偏光子の保持枠
等を介して直ちに放熱することができるため、基板に熱
歪が生じにくくなり、前述と同様に偏光子の光抜け現象
等の発生を防止することができる。

【００１１】さらに、基板材料は、０．４３×１０^-12
／Ｐａ以下の光弾性定数を有すること好ましい。ここ
で、光弾性定数は、基板に作用した応力と、その応力が
作用した状態で基板を透過した光の複屈折による光路差
との関係を与える比例定数であり、具体的には、複屈折
による光路差をδ（ｎｍ）、光の進行方向に直角な成分
の基板の内部応力をＰｓ（×１０⁵Ｐａ）、基板の厚さ
をｄ（ｍｍ）とすると、［数１］のような関係が成立す
る。

【００１２】

【数１】δ＝Ｂ・Ｐｓ・ｄ／１０

【００１３】そして、［数１］における比例定数Ｂが光
弾性定数であり、通常（１０^-12／Ｐａ）の単位で表示
する。前述の光弾性定数を有する基板材料としては、例
えば、低光弾性ガラスであるＨＯＹＡオプティクス製Ｌ
ＢＣ３Ｎ等を採用することができる。このような本発明
によれば、基板材料が光弾性定数の低い材料から構成さ
れることにより、［数１］から判るように、複屈折部で
吸収された熱が基板に作用して熱歪により内部応力Ｐｓ
が生じても、光弾性定数Ｂが小さいため結果として光路
差δを小さく抑えることができ、光抜け現象等の発生を
防止することができる。

【００１４】以上において、前述の基板の光入射面に
は、反射防止処理が施されているのが好ましい。このよ
うに反射防止処理が施されることにより、反射する光を
低減して入射光束の利用率を向上させることができるた
め、偏光子を透過する光の損失を少なくすることができ
る。

【００１５】また、前述の偏光子において、複屈折部を
覆う保護基板が設けられているのが好ましい。保護基板
の材質としては、前述の複屈折部が形成される基板と同
様のものを採用するのが好ましい。具体的には、結晶化
ガラス、石英ガラス、サファイア、水晶等があげられ
る。前述したように、複屈折部は、アルミニウム等の金
属製の凸条部をストライプ状に配列して構成されるた
め、高温でかつ高湿な環境では、凸条部の劣化を招くこ
とがある。従って、このように保護基板が設けられるこ
とにより、凸条部の劣化を防止することができるため、
偏光子の耐久性を一層向上させることができ、このよう
な偏光子を含む光学機器が、輸送時高温高湿環境に晒さ
れたり、高温高湿環境下で使用されても、偏光子が劣化
することもない。

【００１６】このような保護基板としては、前述した基
板と同様な線膨張係数、熱伝導率および光弾性定数とす
ることが望ましい。更に、保護基板の板厚は、前記線膨
張係数、熱伝導率および光弾性定数との関係から適切な
範囲が特定される。すなわち、前記保護基板は、その厚
さをｄ（ｍｍ）、光弾性定数をＢ（１０^-1 ²／Ｐａ）、
ヤング率をＥ（Ｐａ）、線膨張係数をα（１／Ｋ）、熱
伝導率をρ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とした時、次式で表され
るものとすることが望ましい。

【００１７】

【数２】Ｂ×Ｅ×α／ρ×ｄ≦９．８×１０^-5（ｍ²／Ｗ）

【００１８】さらに、前述の保護基板の光入出射面にも
反射防止処理が施されているのが好ましい。このように
保護基板の光入出射面にも反射防止処理が施されること
により、前記と同様に光の利用率を向上することができ
るうえ、透過面での不要な反射光を防ぐことができるた
め、信号のＳ／Ｎを向上させることができる。

【００１９】そして、前述した保護基板は、基板と外周
端部で弾性接着剤により接着され、複屈折部が保護基板
および弾性接着剤で封止されているのが好ましい。ここ
で、弾性接着剤は、両基板の動きの違いを吸収し、かつ
複屈折部を密閉封入するために用いられ、材質としては
耐久性の点からシリコーン系のものを用いるのが好まし
く、さらに未反応オイル成分抑制タイプのものを採用す
るのがより好ましい。

【００２０】保護基板および基板を基板面同士で弾性接
着剤により全面接着すると、複屈折部の凸条部間の空間
が弾性接着剤で埋められてしまい、複屈折部の光の回折
能力が低下して偏光変換効率が悪くなってしまう。従っ
て、このように保護基板および基板が外周端部で弾性接
着剤により接着されることにより、凸条部間の空間が接
着剤で埋められてしまうことを防止することができるた
め、該空間で適切な偏光変換を実現することができ、光
学的に優れた偏光子とすることができる。また、未反応
オイル成分抑制タイプのシリコーン系接着剤を用いるこ
とにより、接着後、溶剤が凸条部の間の空間に染み出し
てくることを防止することができるため、光学的に一層
優れた偏光子とすることができる。

【００２１】また、前述した保護基板は、基板と略同一
の形状に形成してもよく、基板よりも大きな形状に形成
してもよい。保護基板を基板と略同一の形状とすること
により、偏光子を偏光変換に必要な最小限の大きさとす
ることができるため、偏光子の小型化を図ることができ
る。尚、この場合、保護基板および基板の端面部分に弾
性接着剤を塗布することにより、両基板を接着すること
ができる。一方保護基板を基板よりも大きな形状とする
ことにより、基板の端面と、保護基板の表面との間で弾
性接着剤による接着を行うことができるため、接着面積
が増加し、内部の封止性を向上させる上で好ましい。

【００２２】さらに、前述した基板および保護基板の間
には、スペーサが介在しているのが好ましい。そして、
このスペーサは、光硬化型接着剤または表裏面が弾性粘
着面とされる両面テープから構成されているのが好まし
い。光硬化型接着剤をスペーサとする場合、基板および
保護基板の間に光硬化型接着剤を点状に塗布して基板お
よび保護基板を重ね合わせ、保護基板を設計上の離間位
置に移動させた後、紫外線等を照射して接着剤を硬化さ
せればよい。両面テープをスペーサとする場合、弾性粘
着面にアクリル系樹脂や、シリコーンを用いたものが考
えられる。また、この両面テープは複屈折部の全周に貼
り付けられることが好ましい。

【００２３】このようにスペーサを介在させることによ
り、複屈折部で偏光変換するに際して最も適切な位置に
保護基板を配置することができるため、光学的に一層優
れた偏光子とすることができる。また、両面テープをス
ペーサとした場合には、両面テープを貼り付けるだけで
スペーサを設置することができるので作業性が良好とな
る。さらに、両面テープを複屈折部の全周に貼り付けれ
ば、保護基板及び基板を接着したシリコーン系接着剤か
ら未反応オイル成分が染み出したとしても両面テープに
より堰き止められるため、未反応オイル成分により複屈
折部が汚れてしまうことがない。

【００２４】さらに、このスペーサの粘着面はシリコー
ン系粘着剤から構成されていることが好ましい。シリコ
ーンは接着面の耐紫外線性が良好であるため、紫外線に
より劣化するおそれがない。また、耐熱性も良好である
ため、複屈折部で吸収された熱により影響をうけ、変形
等が起こるおそれがない。

【００２５】前記スペーサは、織布又は不織布からなる
支持体を有しており、前記支持体の表裏面には、シリコ
ーン系粘着剤が塗布された粘着面が設けられているこ
と、または、前記スペーサはシリコーン系粘着剤のみか
らなることが好ましい。支持体が設けられている場合に
は、両面テープの強度を支持体で確保できるため、両面
テープを貼り付ける際の作業性が良好となる。一方、ス
ペーサがシリコーン系粘着剤のみからなる場合には、保
護基板と基板との熱による挙動の違いを吸収することが
でき、基板に形成された複屈折部と保護基板との適切な
距離を保つことができる。また、シリコーン系粘着剤の
みからなるので、スペーサの厚さが薄くなり、偏光子の
薄型化を図ることができる。

【００２６】また、本発明は、前述の偏光子としてのみ
成立するだけでなく、このような偏光子を備えた光学機
器としても成立するものであり、具体的には、光源から
出射された光束を画像情報に応じて変調する電気光学装
置を備えた光学機器であって、前記電気光学装置は、一
対の基板間に電気光学材料が狭持された電気光学素子
と、この電気光学素子の光入射側および／または光出射
側に配置される前述のいずれかの偏光子とを備えている
ことを特徴とする。そして、このような光学機器によれ
ば、耐久性が高くかつ適切な偏光変換を行うことのでき
る偏光子を備えているため、耐久性、光学的特性に優れ
た光学機器とすることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づいて説明する。図１には、本発明の実施形態に
係る光学機器となるプロジェクタ１の光学系の構造を表
す模式図が示されている。このプロジェクタ１は、イン
テグレータ照明光学系１０、色分離光学系２０、リレー
光学系３０、電気光学装置４０、色合成光学系であるク
ロスダイクロイックプリズム５０、および投写光学系で
ある投写レンズ６０を備えている。前記インテグレータ
照明光学系１０は、光源装置１１および均一照明光学系
１５を備え、光源装置１１は、メタルハライドランプ、
高圧水銀ランプ等の光源ランプ１２、および、光源ラン
プ１２から出射された光束の出射方向を揃えて平行化す
る放物面リフレクタ１３から構成されている。均一照明
光学系１５は、光源装置１１から出射された光束を複数
の部分光束に分割するとともに、各部分光束の偏光方向
を、Ｐ偏光光束またはＳ偏光光束に揃える機能を具備
し、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、Ｐ
ＢＳアレイ１８、およびコンデンサレンズ１９を含んで
構成されている。

【００２８】第１レンズアレイ１６は、光源ランプ１２
から出射された光束を複数の部分光束に分割する光束分
割光学素子としての機能を有し、照明光軸Ａと直交する
面内にマトリクス状に配列される複数のレンズを備えて
構成され、各レンズの縦横比は、後述する電気光学装置
４０を構成する液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの画
像形成領域の縦横比と対応している。第２レンズアレイ
１７は、前述の第１レンズアレイ１６により分割された
部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ
１６と同様に照明光軸Ａに直交する面内にマトリクス状
に配列される複数のレンズを備えている。各レンズの配
列は、第１レンズアレイ１６を構成するレンズと対応し
ているが、その大きさは、第１レンズアレイ１６のよう
に液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの画像形成領域の
縦横比と対応する必要はない。

【００２９】偏光変換素子としてのＰＢＳアレイ１８
は、第１レンズアレイ１６により分割された各部分光束
の偏光方向を一方向に揃える光学素子であり、入射した
光束をＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、一方を透過
させ、他方を反射して両偏光光束に分離する偏光分離膜
と、この偏光分離膜で反射した偏光光束の進行方向を折
り曲げて、透過した偏光光束の出射方向に揃える反射ミ
ラーと、偏光分離膜で分離された偏光光束のいずれかの
出射側端面に配置され、該偏光光束の偏光変換を行う位
相差板とを含んで構成される。コンデンサレンズ１９
は、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、お
よびＰＢＳアレイ１８を経た複数の部分光束を集光し
て、液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの画像形成領域
上に重畳させる機能を有するレンズである。

【００３０】前記色分離光学系２０は、２枚のダイクロ
イックミラー２１、２２と、反射ミラー２３とを備え、
これらのミラー２１、２２、２３によりインテグレータ
照明光学系１０から出射された複数の部分光束を、赤、
緑、青の３色の色光に分離する機能を有し、具体的に
は、ダイクロイックミラー２１によって赤色光Ｒとその
他の色光Ｇ、Ｂとが分離され、ダイクロイックミラー２
２によって緑色光Ｇおよび青色光Ｂが分離される。前記
リレー光学系３０は、入射側レンズ３１、リレーレンズ
３３、反射ミラー３５、３７、および出射側レンズ３９
を備え、色分離光学系２０で分離された色光、例えば、
本例では青色光Ｂを液晶パネル４１Ｂまで導く機能を有
している。

【００３１】前記電気光学装置４０は、液晶パネル４１
Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂと、この各液晶パネル４１Ｒ、４１
Ｇ、４１Ｂの入射側および出射側に配置される偏光子と
しての偏光板４２、４３と、偏光板４２の入射側に配置
されるフィールドレンズ４４とを備えている。液晶パネ
ル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、一対の透明なガラス基板
間に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであ
り、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子と
して、与えられた画像信号に従って、偏光板４２から出
射された偏光光の偏光方向を変調する。

【００３２】偏光板４２は、入射した光束を直線偏光光
に変換する光学素子であり、例えば、本例では、入射し
た光束のうちＳ偏光光束のみを透過するように構成され
ている。偏光板４３は、液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４
１Ｂで変調された光束のうち、Ｐ偏光光束のみを透過す
るように構成されている。尚、これらの偏光板４２、４
３の構造の詳細は後述する。フィールドレンズ４４は、
インテグレータ照明光学系１０のコンデンサレンズ１９
で絞り込まれた出射光束を照明光軸に対して平行にする
ための光学素子であり、液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇの前
段に配置されているが、液晶パネル４１Ｂについては、
リレー光学系３０の出射側レンズ３９がこのフィールド
レンズを兼用している。

【００３３】前記色合成光学系となるクロスダイクロイ
ックプリズム５０は、３枚の液晶パネル４１Ｒ、４１
Ｇ、４１Ｂから出射された各色光ごとに変調された画像
を合成してカラー画像を形成するものである。このクロ
スダイクロイックプリズム５０には、赤色光を反射する
誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４
つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、
これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され
る。投写レンズ６０は、複数の組レンズからなるレンズ
ユニットから構成され、クロスダイクロイックプリズム
５０で合成されたカラー画像をスクリーン上に拡大投写
する機能を有する。

【００３４】このような構造のプロジェクタ１におい
て、液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの入射側に配置
される偏光板４２は、図２および図３に示すように、基
板４２１と、この基板４２１上に形成される複屈折部４
２２と、複屈折部４２２を覆うように配置される保護基
板４２３とを備えている。基板４２１は、線膨張係数が
４．８×１０^-7／Ｋ、熱伝導率が１．３５Ｗ／（ｍ・
Ｋ）の石英ガラスから構成され、その光出射面には、複
屈折部４２２が形成されているとともに、図示を略した
が、その光入射面には、反射防止膜が形成されている。
基板４２１の材質として石英ガラスを採用することによ
り、光の内部吸収を０．１％以下に抑えることができ、
反射防止膜を形成することにより、界面反射を０．５％
以下に抑えることができ、基板４２１の光線透過率は、
９８．９％（１００％−０．１％−０．５％×２）以上
とされている。

【００３５】基板４２１の光出射面に形成される複屈折
部４２２は、図４および図５に示すように、基板４２１
の略全面に形成され、微細なアルミニウム製の凸条部と
なるリブ４２２Ａをストライプ状に複数配列して構成さ
れ、偏光変換はリブ４２２Ａで挟まれた空間で行われ
る。複屈折部４２２を構成するリブ４２２Ａの幅寸法Ｗ
は略６５ｎｍ、高さ寸法Ｈは、１２０〜１７０ｎｍ、配
列ピッチＰは略１４４ｎｍに設定され、これらＷ、Ｈ、
Ｐを調整することにより、偏光板４２の偏光特性を変化
させることができる。

【００３６】保護基板４２３は、基板４２１と略同一の
形状を有し、図３に示されるように、その周縁部分でシ
リコーン系接着剤４２４により基板４２１と接着され、
基板４２１上に形成された複屈折部４２２は、シリコー
ン系接着剤４２４および保護基板４２３によって密閉封
入されている。前述した基板４２１を光入射側に配置す
るため、保護基板４２３は光束の出射側に配置される。
なお、図示を省略したが保護基板４２３はその光入射面
および光出射面に反射防止膜が形成されている。ここ
で、偏光変換後の光束が通過する保護基板の厚さｄ（ｍ
ｍ）と、保護基板として使用する材料の光弾性定数Ｂ
（１０^-12／Ｐａ）、ヤング率Ｅ（Ｐａ）、線膨張係数
α（１／Ｋ）、熱伝導率ρ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））との関係
は前記［数２］で表される。

【００３７】例えば、保護基板の材料として石英ガラス
を用いる場合、石英ガラスの光弾性定数Ｂ＝３．６１×
１０^-12／Ｐａ）、ヤング率Ｅ＝７．３×１０¹⁰Ｐａ、
線膨張係数α＝４．８×１０^-7／Ｋ、熱伝導率ρ＝１．
３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、前記［数２］より厚さｄ≦
１ｍｍとなり、１ｍｍ程度までの保護基板とすることが
できる。また、シリコーン系接着剤４２４は、未反応オ
イル成分抑制タイプのものであり、基板４２１および保
護基板４２３が加熱等により異なる動きをした場合、そ
の変形はこのシリコーン系接着剤４２４の部分で吸収す
る。さらに、基板４２１および保護基板４２３の間に
は、スペーサ４２５が介在していて、複屈折部４２２に
対して一定距離離間した状態で保護基板４２３が配置さ
れる。このスペーサ４２５は、紫外線硬化型接着剤が硬
化したものである。

【００３８】次にこのような偏光板４２の製造方法を説
明する。まず、保護基板４２３の周縁部分に点状に紫外
線硬化型接着剤を塗布しておき、塗布面を基板４２１の
複屈折部４２２の形成面と対向させて、基板４２１に紫
外線硬化型接着剤を付着させる。次に、両基板４２１、
４２３を設計上の距離まで離間させた後、接着面に紫外
線を照射して硬化させて両基板４２１、４２３の間隔を
維持する。最後に、シリコーン系接着剤４２４を両基板
４２１、４２３の周縁部分に塗布してシリコーン系接着
剤４２４を硬化させる。

【００３９】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、基板４２１が入射側に配置さ
れることとなるため、偏光変換後の光束が基板４２１の
熱歪等の影響を受けて偏光軸が回転することもなく、適
切な偏光変換を行うことができる。また、基板材料とし
て線膨張係数の低い石英ガラスを採用することにより、
複屈折部４２２で吸収された熱が基板材料に作用しても
歪が生じにくくなるため、偏光板４２の光抜け現象等の
発生を防止することができる。さらに、複屈折部４２２
が金属から構成されているため、十分な耐久性を確保す
ることができる。

【００４０】また、複屈折部４２２を覆う保護基板４２
３が設けられ、シリコーン系接着剤４２４および保護基
板４２３によって複屈折部４２２が密閉封入されること
により、リブ４２２Ａの劣化を防止することができるた
め、偏光板４２の耐久性を一層向上させることができ、
プロジェクタ１が輸送時高温高湿環境に晒されたり、高
温高湿環境下で使用されても、偏光板４２が劣化するこ
ともない。さらに、基板４２１の光入射面および保護基
板４２３の光入出射面に反射防止膜が形成されることに
より、光の利用率を向上することができるうえ、透過面
での不要な反射光を防ぐことができ、信号のＳ／Ｎを向
上させることができる。

【００４１】そして、基板４２１および保護基板４２３
が複屈折部４２２の形成されていない周縁部分で接着さ
れることにより、リブ４２２Ａ間の空間が接着剤で埋め
られてしまうことを防止することができるため、該空間
で適切な偏光変換を実施することができ、光学的に優れ
た偏光板４２とすることができる。また、未反応オイル
成分抑制タイプのシリコーン系接着剤４２４としている
ため、接着後、溶剤がリブ４２２Ａの間に染み出してく
ることを防止できる。さらに、保護基板４２３を基板４
２１と略同一の形状とすることにより、偏光板４２の大
きさを偏光変換に必要な最小限の大きさとすることがで
きるため、偏光板４２の小型化を図ることができる。ま
た、保護基板４２３は偏光子の出射側に配置されるた
め、偏光子により偏光変換された光束が通過するので、
基板４２１に比べて偏光変換後の光束に対する熱応力に
よる影響が大きくなる。そこで、保護基板４２３の厚さ
ｄを前記［数２］を満たすようにすることで、保護基板
の熱応力による光学歪を最小限に抑えられる。特に、石
英ガラスやネオセラムを用いた場合には、［数２］の条
件で設定することにより厚みを１ｍｍ程度まで厚くで
き、光学歪の影響を殆ど発生させずに強度的にも十分な
保護基板とすることができ、大変有利である。また、他
の材料についても［数２］を満たすように基板厚みを選
定すればよい。

【００４２】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分に
ついては、同一符号を付してその説明を省略する。前記
第１実施形態に係る偏光板４２は、保護基板４２３が基
板４２１と略同一の形状とされ、シリコーン系接着剤４
２４による接着は、両基板４２１、４２３の端面部分で
行われていた。

【００４３】これに対して、第２実施形態に係る偏光板
５２は、図６および図７に示されるように、基板５２１
よりも保護基板５２３の方が大きく設定されている点が
相違する。基板５２１および保護基板５２３の接着は、
基板５２１の端面と、保護基板５２３の表面部分でシリ
コーン系接着剤４２４によって行われ、シリコーン系接
着剤４２４の量は、保護基板５２３への塗布量を増やす
ことによって任意に設定できる。

【００４４】また、前記第１実施形態に係る偏光板４２
は、基板４２１および保護基板４２３の材質を石英ガラ
スとしていた。これに対して、第２実施形態に係る偏光
板５２は、基板５２１および保護基板５２３の材質をサ
ファイアとしている点が相違する。尚、図示を略した
が、基板５２１の光入射面および保護基板５２３の光入
出射面には、反射防止膜が形成されていて、９７％以上
の光線透過率が確保される。

【００４５】サファイアは、５３×１０^-7／Ｋと線膨張
係数が高いものの、熱伝導率が４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と非
常に高いことが特徴である。このような偏光板５２をプ
ロジェクタ１の光路上に配置する場合、金属板等の保持
枠に偏光板５２を取り付け、放熱用の経路を形成してお
き、複屈折部４２２で吸収された熱を基板５２１または
保護基板５２３を介して保持枠から放熱するのが好まし
い。

【００４６】このような第２実施形態によれば、前記第
１実施形態で述べた効果に加えて、次のような効果があ
る。すなわち、基板５２１、保護基板５２３の材質とし
て熱伝導率の高いサファイアを採用することにより、複
屈折部４２２で吸収された熱が基板５２１、保護基板５
２３に作用しても、保持枠等を介して直ちに放熱するこ
とができるため、基板５２１、保護基板５２３に熱歪が
生じにくくなり、偏光板５２の光抜け現象の発生を防止
できる。

【００４７】また、保護基板５２３が基板５２１よりも
大きな形状とされていることにより、基板５２１の端面
と、保護基板５２３の表面との間でシリコーン系接着剤
４２４による接着を行うことができるため、接着面積が
増加して両基板５２１、５２３を強固に張り付けること
ができる上、接着剤量を増加することにより、内部の封
止性を向上させることができる。さらに、保護基板５２
３の外形を用いて偏光板５２を精度よく位置決めでき
る。

【００４８】次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図８及び図９に示されるように、第３実施形態の偏光板
６２は、基板６２１よりも保護基板６２３の方が大きく
設定されており、各基板の材質がサファイアである点で
第２実施形態の偏光板５２と共通するが、基板６２１と
保護基板６２３との間に介在するスペーサ６２５が両面
テープである点で偏光板５２と異なっている。

【００４９】スペーサ６２５は、複屈折部４２２の全周
に亘って設けられ、複屈折部４２２の保護基板６２３側
の面から基板６２１の光出射面にかけて貼り付けられて
いる。このスペーサ６２５上に保護基板６２３を配置す
ることにより、保護基板６２３と複屈折部４２２とが一
定距離離間した状態となる。図示しないが、両面テープ
であるスペーサ６２５は、保護基板６２３と当接する第
１面及び基板６２１と当接する第２面がシリコーン系粘
着剤で形成されており、第１面及び第２面（表裏面）は
弾性粘着面となっている。また、第１面と第２面との間
には、ガラスクロスの支持体が設けられている。この両
面テープの厚さは約０．１５mm、粘着力は１１．７７Ｎ
／２０mm、剪断接着力は１９６．１Ｎ／４ｃｍ²となっ
ている。なお、両面テープはこの構成に限らず、第１面
及び第２面がアクリル系樹脂からなり、支持体が不織布
からなるものでもよい。さらに、支持体がないものを使
用してもよい。支持体がないものを使用すれば、スペー
サの厚さを薄くすることができるので、偏光板の薄型化
を図ることができる。スペーサとして使用可能な両面テ
ープを表１に例示する。

【００５０】

【表１】

【００５１】次に、このような偏光板６２の製造方法を
説明する。まず、基板６２１の複屈折部４２２の周囲に
両面テープを貼り付ける。この際、両面テープの端部を
複屈折部４２２の保護基板６２３側の面上に載せる。次
に、両面テープの第１面に保護基板６２３を貼り付け
る。さらに、基板６２１の端面と、保護基板６２３表面
部分とをシリコーン系接着剤４２４により接着する。

【００５２】このような第３実施形態によれば、前記第
１実施形態及び第２実施形態で述べた効果に加えて、次
のような効果がある。すなわち、スペーサ６２５を両面
テープとしたため、両面テープを貼り付けるだけでスペ
ーサ６２５を設置することができるので、スペーサ６２
５の取り付け作業性が良好となる。また、両面テープを
複屈折部４２２の全周に貼り付けたため、保護基板６２
３及び基板６２１を接着したシリコーン系接着剤４２４
から未反応オイル成分が染み出したとしても両面テープ
により堰き止められ、未反応オイル成分により複屈折部
４２２が汚れてしまうことがない。スペーサ６２５の第
１面及び第２面はシリコーン系粘着剤であり、シリコー
ンは接着面の耐紫外線性が良好であるため、紫外線によ
り劣化するおそれがない。また、耐熱性も良好であるた
め、複屈折部４２２で吸収された熱により影響をうけ、
変形等が起こるおそれがない。さらに、このスペーサ６
２５の第１面と第２面との間にはガラスクロスの支持体
が設けられており、スペーサ６２５に適度な剛性が生じ
るため、スペーサ６２５を取り付ける際の作業性が良好
となる。

【００５３】尚、本発明は、前述の各実施形態に限定さ
れるものではなく、以下に示すような変形をも含むもの
である。前記実施形態では、液晶パネル４１Ｒ、４１
Ｇ、４１Ｂの入射側に配置される偏光板として、構造複
屈折型の偏光板４２を採用していたが、これに限らず、
出射側の偏光板４３にも構造複屈折型の偏光板を採用し
てもよい。この場合、複屈折部４２２を構成するリブ４
２２Ａを、透過しない偏光光束を反射するアルミ製のも
のではなく、黒色等の光を吸収するリブとすることによ
り、出射側に配置される偏光板として用いることができ
る。

【００５４】また、前記第１実施形態では、低線膨張係
数の材料として石英ガラスを採用していたが、これに限
らず、光学ガラスや結晶化ガラスを採用してもよく、前
記第２実施形態及び第３実施形態では、高熱伝導率の材
料としてサファイアガラスを採用していたが、水晶を採
用してもよく、要するに、偏光子の加熱の程度に応じ
て、低線膨張係数または高熱伝導率の材料を適宜選択す
ればよい。なお、保護基板に光学ガラスを採用する場合
には、保護基板の厚さ寸法は０．１mm程度が好ましい。

【００５５】さらに、前記実施形態では、低線膨張係
数、高熱伝導率という観点から基板４２１、５２１、６
２１および保護基板４２３、５２３、６２３の材質を選
定していたが、本発明はこれに限られない。すなわち、
光弾性定数の低い無機物質を基板、保護基板の材質とし
て選定してもよく、光弾性定数が０．４３×１０^-12／
Ｐａ以下の材料を採用するのが好ましく、具体的には、
低光弾性ガラスであるＨＯＹＡオプティクス製ＬＢＣ３
Ｎ等を採用することができる。このような光弾性定数の
低い材料を採用することにより、複屈折部で吸収された
熱が基板に作用しても、透過光の光路差を小さくできる
ため、光抜け現象等の発生を防止できる。

【００５６】第３実施形態において、保護基板６２３が
基板６２１よりも大きく形成されている偏光板６２に両
面テープであるスペーサ６２５を使用したが、第１実施
形態の偏光板４２のように、保護基板４２３と基板４２
１とが略同じ大きさである場合にスペーサ６２５を使用
してもよい。

【００５７】そして、前記実施形態では、プロジェクタ
１の液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの偏光板４２、
５２、６２として本発明を採用していたが、本発明はこ
れに限られない。すなわち、他の光学機器に本発明に係
る偏光子を用いてもよく、また液晶装置以外の光変調装
置に本発明に係る偏光子を採用しても、前記実施形態で
述べた作用および効果と同様の作用および効果を享受す
ることができる。その他、本発明の実施の際の具体的な
構造および材質等は、本発明の目的を達成できる範囲で
他の構造等としてもよい。

【００５８】

【発明の効果】前述のような本発明によれば、基板が入
射側に配置されることとなるため、偏光変換後の光束が
基板の熱歪等の影響を受けて偏光軸が回転することもな
く、適切な偏光変換を行うことができる。また、基板材
料として低線膨張係数、高熱伝導率、低光弾性定数のい
ずれかの材料を採用することにより、複屈折部で吸収さ
れた熱が基板材料に作用しても、偏光子の光抜け現象等
の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構
造を表す模式図である。

【図２】前記実施形態における偏光子の構造を表す概要
斜視図である。

【図３】前記実施形態における偏光子の構造を表す断面
図である。

【図４】前記実施形態における偏光子の複屈折部を表す
正面図である。

【図５】前記実施形態における偏光子の複屈折部の構造
を表す部分斜視図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る偏光子の構造を表
す概要斜視図である。

【図７】前記実施形態における偏光子の構造を表す断面
図である。

【図８】本発明の第３実施形態に係る偏光子の構造を表
す概要斜視図である。

【図９】前記実施形態における偏光子の構造を表す断面
図である。

【符号の説明】

１プロジェクタ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ液晶パネル（電気光学素子）４２、５２、６２偏光板（偏光子）４２１、５２１、６２１基板４２２複屈折部４２２Ａリブ（凸条部）４２３、５２３、６２３保護基板４２４シリコーン系接着剤（弾性接着剤）４２５、６２５スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BA45 BB41 BC14 BC22 2H088 EA14 EA15 HA13 HA18 HA24 HA25 HA28 2H091 FA08X FA08Z FA37X FA37Z FD06 FD14 GA17 LA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射した光束を直線偏光光束に変換する偏
光子であって、光線透過率が９７％以上の材料からなる基板と、この基板の光出射側表面に微細な金属製の凸条部をスト
ライプ状に配列して構成される複屈折部とを備えている
ことを特徴とする偏光子。
【請求項２】請求項１に記載の偏光子において、前記基板は線膨張係数が４．８×１０^-7／Ｋ以下の材料
からなることを特徴とする偏光子。
【請求項３】請求項２に記載の偏光子において、前記基板は結晶化ガラスからなることを特徴とする偏光
子。
【請求項４】請求項３に記載の偏光子において、前記基板は石英ガラスからなることを特徴とする偏光
子。
【請求項５】請求項１に記載の偏光子において、前記基板は、熱伝導率が６．２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の
材料からなることを特徴とする偏光子。
【請求項６】請求項５に記載の偏光子において、前記基板は、サファイアからなることを特徴とする偏光
子。
【請求項７】請求項５に記載の偏光子において、前記基板は、水晶からなることを特徴とする偏光子。
【請求項８】請求項１に記載の偏光子において、前記基板は、光弾性定数が０．４３×１０^-12／Ｐａ以
下の材料からなることを特徴とする偏光子。
【請求項９】請求項１〜請求項８のいずれかに記載の偏
光子において、前記基板の光入射面には、反射防止処理が施されている
ことを特徴とする偏光子。
【請求項１０】請求項１〜請求項９のいずれかに記載の
偏光子において、前記複屈折部を覆う保護基板が設けられていることを特
徴とする偏光子。
【請求項１１】請求項１０に記載の偏光子において、前記保護基板は、光線透過率９７％以上の材料から構成
されていることを特徴とする偏光子。
【請求項１２】請求項１１に記載の偏光子において、前記保護基板は、線膨張係数が４．８×１０^-7／Ｋ以下
の材料からなることを特徴とする偏光子。
【請求項１３】請求項１１に記載の偏光子において、前記保護基板は、熱伝導率が６．２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以
上の材料からなることを特徴とする偏光子。
【請求項１４】請求項１１に記載の偏光子において、前記保護基板は、光弾性定数が０．４３×１０^-12／Ｐ
ａ以下の材料からなることを特徴とする偏光子。
【請求項１５】請求項１０に記載の偏光子において、前記保護基板の厚さをｄ（ｍｍ）、光弾性定数をＢ（１
０^-12／Ｐａ）、ヤング率をＥ（Ｐａ）、線膨張係数を
α（１／Ｋ）、熱伝導率をρ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とした
時、次式Ｂ×Ｅ×α／ρ×ｄ≦９．８×１０^-5（ｍ²／Ｗ）で表されることを特徴とする偏光子。
【請求項１６】請求項１０〜請求項１５のいずれかに記
載の偏光子において、前記保護基板の光入出射面に反射防止処理が施されてい
ることを特徴とする偏光子。
【請求項１７】請求項１０〜請求項１６のいずれかに記
載の偏光子において、前記保護基板は、前記基板と外周端部で弾性接着剤によ
り接着され、前記複屈折部が該保護基板および弾性接着
剤で封止されていることを特徴とする偏光子。
【請求項１８】請求項１７に記載の偏光子において、前記弾性接着剤は、シリコーン系接着剤であることを特
徴とする偏光子。
【請求項１９】請求項１８に記載の偏光子において、前記弾性接着剤は、未反応オイル成分抑制タイプのシリ
コーン系接着剤であることを特徴とする偏光子。
【請求項２０】請求項１０〜請求項１９のいずれかに記
載の偏光子において、前記保護基板は、前記基板と略同一の形状を有すること
を特徴とする偏光子。
【請求項２１】請求項１０〜請求項１９のいずれかに記
載の偏光子において、前記保護基板は、前記基板よりも大きな形状を有するこ
とを特徴とする偏光子。
【請求項２２】請求項１０〜請求項２１のいずれかに記
載の偏光子において、前記基板と前記保護基板との間には、スペーサが介在し
ていることを特徴とする偏光子。
【請求項２３】請求項２２に記載の偏光子において、前記スペーサは、光硬化型接着剤からなることを特徴と
する偏光子。
【請求項２４】請求項２２に記載の偏光子において、前記スペーサは、表裏面が弾性粘着面とされる両面テー
プであることを特徴とする偏光子。
【請求項２５】請求項２４に記載の偏光子において、前記スペーサの粘着面はシリコーン系粘着剤から構成さ
れていることを特徴とする偏光子。
【請求項２６】請求項２５に記載の偏光子において、前記スペーサは、織布又は不織布からなる支持体を有し
ており、前記支持体の表裏面には、シリコーン系粘着剤
が塗布された粘着面が設けられていることを特徴とする
偏光子。
【請求項２７】請求項２５に記載の偏光子において、前記スペーサはシリコーン系粘着剤のみからなることを
特徴とする偏光子。
【請求項２８】光源から出射された光束を画像情報に応
じて変調する電気光学装置を備えた光学機器であって、前記電気光学装置は、一対の基板間に電気光学材料が狭
持された電気光学素子と、この電気光学素子の光入射側および／または光出射側に
配置される請求項１〜請求項２７のいずれかに記載の偏
光子とを備えていることを特徴とする光学機器。