JP2006091388A - Phase plate for projector, and liquid crystal projector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase plate for a projector which can prevent a liquid crystal display element and its related components from being deteriorated due to the adverse effect of heat from a light source and has excellent durability of members. <P>SOLUTION: In the phase plate 39 for the projector which is adjacently arranged on the incident side of the liquid crystal display element and constituted of the sticking of a plurality of optically anisotropic crystal plates 391, 392 having respectively different thickness so that an incident beam is spectrally divided into a normal beam and an abnormal beam and in which a phase difference is formed between both the beams to change the optical characteristics of the incident beam, the thickness T1 of the stuck phase plate 39 is set to 0.7 to 4mm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、厚さの異なる複数枚の光学異方性結晶板が貼り合わされて構成される位相板に関するものであり、特に、液晶プロジェクタに使用され、液晶表示素子の前後に近接配置されるプロジェクタ用の位相板とそれを用いた液晶プロジェクタに関するものである。   The present invention relates to a phase plate formed by laminating a plurality of optically anisotropic crystal plates having different thicknesses, and in particular, a projector that is used in a liquid crystal projector and is disposed close to the front and rear of a liquid crystal display element. And a liquid crystal projector using the same.

従来、液晶プロジェクタの偏光光学系に適用される位相板には、2種類のタイプのものがある。1つは、特許文献1にも開示されているように、透明基板に樹脂製の位相差フィルムが粘着材により貼付されたものが用いられている。このように位相差フィルムを単体で用いることなく、透明基板に貼付させて使用する理由は、位相差フィルムは、熱収縮性が高く、位相差フィルムは光源からの光を吸収して発熱した際に変形しやすいので、透明基板を放熱基板として機能させて位相差フィルムの変形を防止している。前記透明基板としては、ガラスや水晶、サファイヤなどが用いられる。これら透明基板の熱伝導率(w/m・k)は、サファイヤが41.9と最も高く、次に水晶が5.4〜9.3、ガラス(青板ガラス)が0.55〜0.75となり、サファイヤが最も優れている。しかしながら、コスト面では、逆にガラスが最も安く、水晶、サファイヤの順となる。また、サファイヤは、硬度が高いために加工性が悪く、屈折率が高いために透過率が低下すると言った欠点を有している。このことから、水晶が、コスト面と熱伝導性能のバランスがとれた最も実用的な位相差フィルム用の透明基板として利用されているのが現状である。   Conventionally, there are two types of phase plates applied to the polarizing optical system of a liquid crystal projector. For example, as disclosed in Patent Document 1, a transparent substrate in which a resin phase difference film is attached to an adhesive material is used. The reason for using the retardation film by sticking it to the transparent substrate without using the retardation film in this way is that the retardation film has high heat shrinkage, and the retardation film absorbs light from the light source and generates heat. Therefore, the transparent substrate functions as a heat radiating substrate to prevent the retardation film from being deformed. As the transparent substrate, glass, quartz, sapphire, or the like is used. The thermal conductivity (w / m · k) of these transparent substrates is as high as 41.9 for sapphire, followed by 5.4 to 9.3 for quartz and 0.55 to 0.75 for glass (blue plate glass). Sapphire is the best. However, in terms of cost, glass is the cheapest, followed by quartz and sapphire. In addition, sapphire has a drawback that it has poor workability due to its high hardness and low transmittance due to its high refractive index. For this reason, the present situation is that quartz is used as the most practical transparent substrate for a retardation film that balances cost and thermal conductivity.

もう1つは、特許文献2にも開示されているように、水晶基板等の光学異方性媒質からなる基板を2枚用い、これらの常光線と異常光線との速度差を利用し、両光線間に位相差を作り出すものが用いられている。そして、1/4波長板として構成(位相差をπ/2に構成)した場合には上述した如く直線偏光を円偏光に変換したり、円偏光を直線偏光に変換したりする。このタイプの位相板は、前者のタイプの位相板に比べて、部材の耐久性や耐熱性の面で非常に優れているので、液晶プロジェクタ用の位相板として普及してきているのが現状である。   The other is, as disclosed in Patent Document 2, using two substrates made of an optically anisotropic medium such as a quartz substrate, and using the difference in velocity between these ordinary rays and extraordinary rays, Those that create a phase difference between the rays are used. Then, when configured as a quarter wavelength plate (having a phase difference of π / 2), linearly polarized light is converted into circularly polarized light or circularly polarized light is converted into linearly polarized light as described above. This type of phase plate is extremely superior in terms of durability and heat resistance of the member compared to the former type of phase plate, and is currently being used as a phase plate for liquid crystal projectors. .

以下、水晶基板が貼り合わされた位相板について説明する。一般に、位相板として、光学機器に使用される光線の波長域(例えば600nm周辺)に対応するべく要求される厚さ寸法は、1/4波長板の場合、理論上15〜20μm程度である。しかし、水晶の加工上、この厚さ寸法の水晶基板を得ることは困難である。従って、上記寸法程度の厚み差をもって加工された2枚の水晶基板を貼り合わせたものが一般的に使用されている。つまり、2枚の水晶基板の厚み差を利用して擬似的に上記厚さ寸法(15〜20μm程度)の水晶基板と同等の位相差性能が得られるようにしている。位相板の構成例として、基準面(矩形状の水晶基板の一辺)に対して光軸角度が0°の水晶波長板と、上記光軸角度が90°の水晶波長板とをUV接着剤(紫外線硬化型接着剤)によって貼り合わせた構成のものがある。   Hereinafter, the phase plate on which the quartz substrate is bonded will be described. In general, as a phase plate, a thickness dimension required to correspond to a wavelength region (for example, around 600 nm) of a light beam used in an optical apparatus is theoretically about 15 to 20 μm in the case of a quarter wavelength plate. However, it is difficult to obtain a quartz substrate having this thickness dimension in crystal processing. Therefore, a laminate of two quartz substrates processed with a thickness difference of the above dimensions is generally used. That is, a phase difference performance equivalent to that of the quartz substrate having the above thickness dimension (about 15 to 20 μm) is obtained by using the thickness difference between the two quartz substrates. As a configuration example of the phase plate, a quartz wavelength plate having an optical axis angle of 0 ° with respect to a reference surface (one side of a rectangular quartz substrate) and a quartz wavelength plate having an optical axis angle of 90 ° are combined with a UV adhesive ( There is a structure in which they are bonded together by an ultraviolet curable adhesive).

特開2003−228058号公報JP 2003-228058 A 特開2003−222724号公報JP 2003-222724 A

しかしながら、上述のように光学異方結晶板からなる位相板を用いたとしても、光源の熱的悪影響を完全になくすことはできない。特に液晶プロジェクタに使用される光源としては、超高圧水銀灯やメタルハライドランプのような強力なランプが用いられるので、位相板の温度が80℃を超えることもあるため、熱的な影響を長期間にわたって受けることで、液晶表示素子に関連する部材が劣化したり、影響が強ければ液晶表示素子そのものが劣化したりすることもあった。特に、液晶表示素子の入射面に取り付けられ、液晶表示素子の液晶軸方向に光成分を偏光してなる偏光フィルムは、樹脂製のフィルムで構成されているものが多く、熱的悪影響を極めて受けやすいといった問題があった。この偏光フィルムが劣化すると、液晶プロジェクタに投影される画像の色合いがおかしくなったり、画像のそのものに異常をきたすことがある。さらに、液晶プロジェクタが小型化されると、各種光学系もより近接して配置されるので、光路外からの放射熱による悪影響も受けやすくなると言った問題がある。   However, even if a phase plate made of an optically anisotropic crystal plate is used as described above, the thermal adverse effect of the light source cannot be completely eliminated. In particular, as a light source used in a liquid crystal projector, a powerful lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp or a metal halide lamp is used. Therefore, the temperature of the phase plate sometimes exceeds 80 ° C. By receiving, a member related to the liquid crystal display element may be deteriorated, or if the influence is strong, the liquid crystal display element itself may be deteriorated. In particular, a polarizing film that is attached to the incident surface of a liquid crystal display element and polarizes a light component in the liquid crystal axis direction of the liquid crystal display element is often made of a resin film and is extremely affected by thermal effects. There was a problem that it was easy. When this polarizing film deteriorates, the color of the image projected on the liquid crystal projector may become strange, or the image itself may be abnormal. Further, when the liquid crystal projector is miniaturized, since various optical systems are arranged closer to each other, there is a problem that it is easily affected by radiant heat from the outside of the optical path.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光源からの熱の悪影響による液晶表示素子やその関連部品の劣化を防ぐとともに、部材の耐久性が優れたプロジェクタ用位相板を提供することで、より商品の寿命を延ばすことができる液晶プロジェクタを提供すること目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a projector phase plate that prevents deterioration of a liquid crystal display element and related parts due to adverse effects of heat from a light source and has excellent durability of members. Thus, an object of the present invention is to provide a liquid crystal projector that can extend the life of the product.

そこで、本発明の請求項1によるプロジェクタ用位相板は、液晶表示素子の入射側に近接配置されてなり、厚さの異なる複数枚の光学異方性結晶板が貼り合わされ、入射光線を常光線と異常光線とに分光し、これら両光線間に位相差を与えることによって上記入射光線の光学特性を変化させるプロジェクタ用位相板において、前記貼り合わせられた位相板の厚みを0.7mm以上4mm以下としたことを特徴とする。   Therefore, the projector phase plate according to claim 1 of the present invention is disposed close to the incident side of the liquid crystal display element, and a plurality of optically anisotropic crystal plates having different thicknesses are bonded together, and the incident light beam is converted into an ordinary light beam. In the projector phase plate that changes the optical characteristics of the incident light by giving a phase difference between the two light beams, the thickness of the bonded phase plate is 0.7 mm or more and 4 mm or less. It is characterized by that.

また、請求項2に示すように、液晶表示素子の入射側に近接配置されてなり、厚さの異なる複数枚の光学異方性結晶板が貼り合わされ、入射光線を常光線と異常光線とに分光し、これら両光線間に位相差を与えることによって上記入射光線の光学特性を変化させるプロジェクタ用位相板において、前記位相板のいずれか片端主面に放熱基板が貼り合わせられて位相板体を構成してなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, a plurality of optically anisotropic crystal plates having different thicknesses are bonded to each other on the incident side of the liquid crystal display element, and the incident light is changed into an ordinary ray and an extraordinary ray. In the projector phase plate that changes the optical characteristics of the incident light by spectroscopically dividing and giving a phase difference between the two light beams, a heat dissipation substrate is bonded to one of the principal surfaces of the phase plate to form a phase plate body. It is characterized by comprising.

また、請求項3に示すように、前記貼り合わせられた位相板体の厚みを0.7mm以上4mm以下としたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the thickness of the bonded phase plate is 0.7 mm or more and 4 mm or less.

また、請求項4に示すように、前記位相板と放熱基板が水晶基板からなり、前記位相板は2枚の水晶基板がお互いに直交する方向に光軸が配置された状態で貼り合わせられ、これらのいずれかの光軸方向から45°回転した方向に光軸が配置された状態で前記位相板のいずれか主面に放熱基板に使われる水晶基板が貼り合わせられてなることを特徴とする。   In addition, as shown in claim 4, the phase plate and the heat dissipation substrate are made of a quartz substrate, and the phase plate is bonded in a state where the optical axes are arranged in a direction perpendicular to each other, A crystal substrate used as a heat dissipation substrate is bonded to one of the main surfaces of the phase plate in a state where the optical axis is arranged in a direction rotated by 45 ° from any one of these optical axis directions. .

また、請求項5に示すように、前記貼り合わせられた位相板の厚みを0.1mm以上0.5mm以下としたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, the thickness of the bonded phase plate is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.

また、請求項6に示すように、前記位相板の両端主面に、当該位相板より厚みの大きな放熱基板が貼り付けられて位相板体を構成してなることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, a phase plate body is formed by attaching a heat dissipation substrate having a thickness larger than that of the phase plate to both principal surfaces of the phase plate.

また、請求項7に示すように、特許請求項1〜6に記載されたプロジェクタ用位相板と、光源と、透過した光を画像情報に応じて光強度変調する液晶表示素子と、その変調された光学情報を投射する投射手段とを具備してなる液晶プロジェクタであって、前記液晶表示素子の入射側には、前記プロジェクタ用位相板が近接配置されてなることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, the projector phase plate according to the first to sixth aspects, a light source, a liquid crystal display element that modulates the light intensity of the transmitted light in accordance with image information, and the modulation thereof. And a projector for projecting optical information, wherein the projector phase plate is disposed close to the incident side of the liquid crystal display element.

本発明の特許請求項1によれば、液晶表示素子の入射側に近接配置されてなり、前記貼り合わせられた位相板の厚みを0.7mm以上とすることで、位相板の耐久性が向上するとともに放熱性がより一層高まるので、液晶表示素子に熱がこもることがなくなり、液晶表示素子やその関連部品のさらなる熱的劣化を抑制する。特に、熱放射成分(赤外光)が液晶表示素子の偏光フィルムに到達する前に除去され、偏光フィルムや液晶表示素子が過熱して劣化することがない。このため、液晶表示素子の光学的特性(色合いや画質)を低下させることない。また、位相板の厚みが増大することで、位相板の強度や剛性が高まるので、光学コート材や接着剤、あるいは熱の影響など外的要因によって位相板が反ったり歪んだりすることが抑制され、位相板の両端主面の平行度、平面度を向上させることができる。つまり、位相板は反りや歪みよって、主面に入射する光線の入射角が変わることがないので、所望の位相特性が得られ、光学特性に悪影響を及ぼさない位相板が得られる。また、前記貼り合わせられた位相板の厚みを4mm以下とすることで、位相板の厚み増大することによる加工の困難性やコスト増加を抑えることができ、省スペース化がはかれる。   According to the first aspect of the present invention, the durability of the phase plate is improved by being disposed close to the incident side of the liquid crystal display element and setting the thickness of the bonded phase plate to 0.7 mm or more. In addition, since heat dissipation is further enhanced, heat is not trapped in the liquid crystal display element, and further thermal deterioration of the liquid crystal display element and its related parts is suppressed. In particular, the heat radiation component (infrared light) is removed before reaching the polarizing film of the liquid crystal display element, and the polarizing film and the liquid crystal display element are not overheated and deteriorated. For this reason, the optical characteristics (color and image quality) of the liquid crystal display element are not deteriorated. In addition, the increase in thickness of the phase plate increases the strength and rigidity of the phase plate, which prevents the phase plate from being warped or distorted by external factors such as optical coating materials, adhesives, or heat. The parallelism and flatness of both principal surfaces of the phase plate can be improved. That is, the phase plate does not change the incident angle of the light beam incident on the main surface due to warping or distortion, so that a desired phase characteristic can be obtained and a phase plate that does not adversely affect the optical characteristic can be obtained. Further, by setting the thickness of the bonded phase plate to 4 mm or less, processing difficulty and cost increase due to increase of the thickness of the phase plate can be suppressed, and space saving can be achieved.

特許請求項2によれば、液晶表示素子の入射側に近接配置されてなり、前記位相板のいずれか片端主面に放熱基板が貼り合わせられているので、位相板の耐久性が向上するとともに放熱性がより一層高まるので、液晶表示素子に熱がこもることがなくなり、液晶表示素子やその関連部品のさらなる熱的劣化を抑制する。特に、熱放射成分(赤外線)が液晶表示素子の偏光フィルムに到達する前に除去され、偏光フィルムや液晶表示素子が過熱して劣化することがない。このため、液晶表示素子の光学的特性(色合いや画質)を低下させることない。また、放熱基板を位相板に貼り合わせて位相板体を構成することで、位相板の厚みを抑えることができるので、入射角度に対するリタデーション値(1/4波長板の常光線と異常光線の屈折率の差、すなわち複屈折率の差と、1/4波長板の板厚の積)の依存性を低減させることができる。   According to the second aspect of the present invention, the phase plate is disposed close to the incident side of the liquid crystal display element, and the heat dissipation substrate is bonded to one of the main surfaces of the phase plate, so that the durability of the phase plate is improved. Since heat dissipation is further enhanced, heat is not trapped in the liquid crystal display element, and further thermal deterioration of the liquid crystal display element and its related parts is suppressed. In particular, the thermal radiation component (infrared rays) is removed before reaching the polarizing film of the liquid crystal display element, and the polarizing film and the liquid crystal display element are not overheated and deteriorated. For this reason, the optical characteristics (color and image quality) of the liquid crystal display element are not deteriorated. In addition, since the thickness of the phase plate can be suppressed by bonding the heat dissipation substrate to the phase plate, the retardation value relative to the incident angle (refraction of ordinary and extraordinary rays of the quarter-wave plate) The dependence of the difference in refractive index, that is, the product of the birefringence difference and the thickness of the quarter-wave plate can be reduced.

また、特許請求項3によれば、上述の作用効果に加え、前記貼り合わせられた位相板、または、前記貼り合わせられた位相板体の厚みを0.7mm以上としたことで、位相板の耐久性と放熱性がより一層高まる。前記貼り合わせられた位相板体の厚みを4mm以下としたことで、各部材の厚み増大することによる加工の困難性やコスト増加、あるいは各部材の枚数が増加して工程が増加することによるコスト増加を抑えることができる。また、位相板の厚みを抑えることで、省スペース化がはかれる。   According to claim 3, in addition to the above-described effects, the thickness of the bonded phase plate or the bonded phase plate body is set to 0.7 mm or more. Durability and heat dissipation are further enhanced. By setting the thickness of the bonded phase plate to 4 mm or less, processing difficulty and cost increase due to increase in thickness of each member, or cost due to increase in the number of steps of each member. The increase can be suppressed. Moreover, space saving is achieved by suppressing the thickness of the phase plate.

図8は、液晶プロジェクタの使用時間と位相板の厚み毎の表面温度を示した比較グラフである。位相板としては、縦20mm、横22mmの水晶基板をアクリル系のUV接着剤で貼り合わせたものを使用し、それぞれ貼り合わせた厚みの異なる位相板を反射型液晶プロジェクタに組み込んだ場合に、その使用時間毎の表面温度を測定している。また、これら位相板に近接配置され、液晶表示素子に使用される偏光フィルムの耐熱温度は、通常品で約80℃〜約100℃、耐熱仕様品では約100℃である。これらのグラフが示しているように、上記偏光フィルムに熱的な悪影響を与えないようにするためには、位相板の厚みを0.7mm以上、より好ましくは1mm以上にする必要があるのがわかる。また、位相板の厚みが4mmのものと、位相板の厚みが6mmのものでは放熱性に顕著な変化が見られないので、位相板の厚みが4mm以下とすることで、位相板の厚みを増やすことによるコスト増大を抑制できる。なお、水晶基板が2枚以上貼り合わせられた位相板体の場合、貼り合わされた全体の厚みが同じであれば、断熱効果が高いため、上記温度よりやや低めの値となる。   FIG. 8 is a comparative graph showing the usage time of the liquid crystal projector and the surface temperature for each thickness of the phase plate. As a phase plate, when a quartz substrate with a length of 20 mm and a width of 22 mm is bonded with an acrylic UV adhesive, and a phase plate with a different thickness is incorporated into a reflective liquid crystal projector, The surface temperature is measured for each usage time. In addition, the heat resistance temperature of the polarizing film that is disposed close to these phase plates and used for the liquid crystal display element is about 80 ° C. to about 100 ° C. for a normal product, and about 100 ° C. for a heat resistance specification product. As these graphs show, in order not to give a thermal adverse effect to the polarizing film, the thickness of the phase plate needs to be 0.7 mm or more, more preferably 1 mm or more. Recognize. In addition, since there is no significant change in heat dissipation when the thickness of the phase plate is 4 mm and when the thickness of the phase plate is 6 mm, the thickness of the phase plate is reduced to 4 mm or less. An increase in cost due to the increase can be suppressed. In the case of a phase plate body in which two or more quartz substrates are bonded together, if the total thickness of the bonded substrates is the same, the heat insulation effect is high, and the value is slightly lower than the above temperature.

また、特許請求項4によれば、上述の作用効果に加え、コスト面と熱伝導性能のバランスがとれ、加工性もよく透過率の低下もない最も実用的な水晶基板を放熱基板として用いることができる。また、放熱基板に位相板と同じ水晶を用いても、2枚の水晶基板がお互いに直交する方向に光軸が配置された状態で貼り合わせられ、これらのいずれかの光軸方向から45°回転した方向に光軸が配置されているので、位相差特性に悪影響を及ぼすことなく放熱基板としての機能を得ることができる。しかも、位相板と放熱基板の材質が同じなので光学特性がほぼ同一で、透過率特性が優れる。   According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the above-described effects, the most practical quartz substrate that balances cost and thermal conductivity, has good workability, and has no decrease in transmittance is used as a heat dissipation substrate. Can do. Further, even if the same crystal as the phase plate is used for the heat dissipation substrate, the two crystal substrates are bonded together with the optical axes arranged in directions orthogonal to each other, and 45 ° from either of these optical axis directions. Since the optical axis is arranged in the rotated direction, the function as a heat dissipation substrate can be obtained without adversely affecting the phase difference characteristics. In addition, since the phase plate and the heat dissipation substrate are made of the same material, the optical characteristics are almost the same and the transmittance characteristics are excellent.

また、特許請求項5によれば、上述の作用効果に加え、前記貼り合わせられた位相板の厚みを0.1mm以上0.5mm以下としたことで、入射角度に対するリタデーション値の依存性を特に低減したものが得られ、液晶プロジェクタに使用する場合のコントラスト性能を飛躍的に改善することができる。なお、位相板の厚みを0.1mmより薄くすると、加工が難しくなり実用上好ましくないのが、位相板の厚みを0.1mm以上とすることで加工コストを増大させることがない。また、位相板の厚みを0.5mmより厚くすると、リタデーション値の依存性が問題となり、液晶プロジェクタに使用する場合のコントラスト性能が低下し、画質低下につながりやすくなる。   Further, according to claim 5, in addition to the above-described effects, the thickness of the bonded phase plate is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. As a result, the contrast performance when used in a liquid crystal projector can be drastically improved. Note that if the thickness of the phase plate is less than 0.1 mm, processing becomes difficult and is not preferable for practical use. However, if the thickness of the phase plate is 0.1 mm or more, processing cost does not increase. Further, if the thickness of the phase plate is greater than 0.5 mm, the dependency of the retardation value becomes a problem, and the contrast performance when used in a liquid crystal projector is lowered, which tends to lead to a reduction in image quality.

また、特許請求項6によれば、上述の作用効果に加え、位相板より厚みの大きな放熱基板が、当該位相板を挟み込むようにして両端主面に貼り付けられているので、光学コート材や接着剤、あるいは熱の影響など外的要因によって位相板が反ったり歪んだりするのを抑制するとともに、研磨加工精度のばらつきなどによって生じる異方性結晶板自身が持つ内的要因による反りや歪みも修正し、位相板の両端主面の平行度、平面度を向上させることができる。つまり、位相板は反りや歪みよって、主面に入射する光線の入射角が変わることがないので、所望の位相差特性が得られ、光学特性に悪影響を及ぼさない位相板が得られる。また、位相板の両端主面を挟み込むようにして厚みの大きな放熱基板が貼り付けられているので、位相板の強度や剛性を補強するだけでなく、外的要因によって位相板の主面に傷がついたり、位相板に割れやチッピングが生じたりすることがない。   According to the sixth aspect of the invention, in addition to the above-described effects, the heat dissipation substrate having a thickness larger than that of the phase plate is attached to the main surfaces at both ends so as to sandwich the phase plate. Suppresses warping and distortion of the phase plate due to external factors such as adhesives or heat, and also warps and strains due to internal factors of the anisotropic crystal plate itself caused by variations in polishing accuracy. It can be modified to improve the parallelism and flatness of the principal surfaces at both ends of the phase plate. That is, the phase plate does not change the incident angle of the light beam incident on the main surface due to warping or distortion, so that a desired phase difference characteristic can be obtained and a phase plate that does not adversely affect the optical characteristics can be obtained. In addition, since the heat dissipation board with a large thickness is attached so as to sandwich the main surfaces at both ends of the phase plate, not only the strength and rigidity of the phase plate are reinforced, but also the main surface of the phase plate is damaged by external factors. No cracking or chipping occurs on the phase plate.

また、本発明の特許請求項7によれば、前記液晶表示素子の入射側には、上述のようなプロジェクタ用位相板が近接配置されているので、光源からの出射光による液晶表示素子やその関連部品の劣化に結びつく熱放射成分(赤外線)が液晶表示素子の偏光フィルムに到達する前に除去され、偏光フィルムや液晶表示素子が過熱して劣化することがない。このため、液晶表示素子の光学的特性(色合いや画質)を低下させることなく、商品寿命を延ばし、液晶プロジェクタの商品寿命を延ばすことができる。また、各種光学系をより近接して配置したとしても、液晶表示素子に対する光路外からの放射熱による悪影響も抑制できるので、省スペース化がはかれ、液晶プロジェクタの小型化が実現できる。   According to claim 7 of the present invention, since the projector phase plate as described above is arranged close to the incident side of the liquid crystal display element, the liquid crystal display element by the light emitted from the light source and its Thermal radiation components (infrared rays) that lead to deterioration of related parts are removed before reaching the polarizing film of the liquid crystal display element, and the polarizing film and the liquid crystal display element do not deteriorate due to overheating. Therefore, the product life can be extended and the product life of the liquid crystal projector can be extended without degrading the optical characteristics (color and image quality) of the liquid crystal display element. Even if the various optical systems are arranged closer to each other, the adverse effect of the radiant heat from the outside of the optical path on the liquid crystal display element can be suppressed, so that the space can be saved and the liquid crystal projector can be downsized.

以下、本発明の第1の実施形態について、1/4波長板(水晶位相板)を例にとり図面に基づいて説明する。図1は第1の実施形態に係る位相板の分解斜視図を示し、図2は図1を組み立てた状態の斜視図である。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings by taking a ¼ wavelength plate (quartz phase plate) as an example. FIG. 1 is an exploded perspective view of the phase plate according to the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view of the assembled state of FIG.

これら図に示すように、1/4波長板(位相板)39は、2枚の水晶基板(光学異方性結晶板)391,392により構成されている。以下、具体的に説明する。ここでは、図1、図2において手前側を入射面として、手前側にある水晶基板を第1水晶基板391と称し、奥側(図2の右側)を出射面として、奥側にある水晶基板を第2水晶基板392と称する。   As shown in these drawings, the quarter-wave plate (phase plate) 39 is composed of two quartz substrates (optical anisotropic crystal plates) 391 and 392. This will be specifically described below. Here, in FIG. 1 and FIG. 2, the near side is referred to as the incident surface, the quartz substrate on the near side is referred to as the first quartz substrate 391, and the far side (right side in FIG. 2) is defined as the exit surface. Is referred to as a second quartz substrate 392.

各水晶基板391,392は、平面視がともに同一の方形状で構成されている。第1水晶基板391は、基準面(矩形状の水晶基板の一辺)に対して光軸角度が0°で厚さ寸法が例えば0.7mmであり、第2水晶基板392は、上記光軸角度が90°で厚さ寸法が0.715mmに設定されている。つまり、15μmの厚み差を利用して、厚さ寸法が15μmの水晶基板の単板で成る位相板と同機能(同等の偏光性能)が擬似的に得られるようにしている。この厚み差としては15μmに限るものではなく、偏光対象とする入射光に応じてこの厚み差は適宜設定される。これら第1水晶基板391、第2水晶基板392は、お互いの光軸角度が直交した状態で、UV接着剤S1によって貼り合わせられ、位相板の全体の厚みT1を約1.5mmとしている。なお、第1水晶基板391の光軸を実線で、第2水晶基板392の光軸を破線でそれぞれ示している。また、図示していないが、第1水晶基板391の入射面と、第2水晶基板392の出射面には、例えば真空蒸着法などの手法により、SiO2、TiO2等の誘電体薄膜を多層形成することにより、反射防止膜が形成されている。   Each of the quartz substrates 391 and 392 is configured in the same rectangular shape in plan view. The first quartz substrate 391 has an optical axis angle of 0 ° and a thickness dimension of, for example, 0.7 mm with respect to a reference plane (one side of the rectangular quartz substrate), and the second quartz substrate 392 has the optical axis angle described above. Is 90 ° and the thickness dimension is set to 0.715 mm. That is, the same function (equivalent polarization performance) as that of a phase plate made of a single crystal substrate having a thickness of 15 μm is obtained in a pseudo manner by utilizing a thickness difference of 15 μm. The thickness difference is not limited to 15 μm, and the thickness difference is appropriately set according to the incident light to be polarized. The first quartz substrate 391 and the second quartz substrate 392 are bonded together by the UV adhesive S1 in a state where the optical axis angles thereof are orthogonal to each other, and the total thickness T1 of the phase plate is about 1.5 mm. The optical axis of the first crystal substrate 391 is indicated by a solid line, and the optical axis of the second crystal substrate 392 is indicated by a broken line. Although not shown, dielectric thin films such as SiO 2 and TiO 2 are formed in multiple layers on the incident surface of the first crystal substrate 391 and the exit surface of the second crystal substrate 392 by a technique such as vacuum deposition. Thus, an antireflection film is formed.

そして、本形態の特徴とするところは、前記貼り合わせられた1/4波長板(位相板)の厚みT1を0.7mm以上とした点にある。このため、1/4波長板(位相板)の耐久性が向上するとともに放熱性がより一層高まるので、液晶表示素子に熱がこもることがなくなり、液晶表示素子やその関連部品のさらなる熱的劣化を抑制する。また、1/4波長板(位相板)の厚みが増大することで、位相板の強度や剛性が高まるので、光学コート材や接着剤、あるいは熱の影響など外的要因によって1/4波長板(位相板)が反ったり歪んだりすることが抑制される。   The feature of this embodiment is that the thickness T1 of the bonded quarter wavelength plate (phase plate) is 0.7 mm or more. For this reason, the durability of the quarter wave plate (phase plate) is improved and the heat dissipation is further enhanced, so that heat is not trapped in the liquid crystal display element, and further thermal deterioration of the liquid crystal display element and its related parts is achieved. Suppress. Further, since the thickness and the rigidity of the phase plate are increased by increasing the thickness of the quarter wavelength plate (phase plate), the quarter wavelength plate is caused by an external factor such as an optical coating material, an adhesive, or the influence of heat. It is suppressed that the (phase plate) is warped or distorted.

なお、上記第1の実施形態では、各水晶基板の光軸角度を0°と90°のものを用いて、光軸同士の成す角度を90°としたものを例にしているが、光軸角度が0°と90°以外のものでもよく、また光軸同士の成す角度を90°未満に設定したものでもよい。   In the first embodiment, the quartz substrate is used in which the optical axis angle of each quartz substrate is 0 ° and 90 °, and the angle between the optical axes is 90 °. The angle may be other than 0 ° and 90 °, and the angle formed by the optical axes may be set to less than 90 °.

次に、本発明の第2の実施形態について、図面とともに説明する。図3は第2の実施形態に係る位相板体の分解斜視図を示し、図4は図3を組み立てた状態の斜視図である。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an exploded perspective view of the phase plate according to the second embodiment, and FIG. 4 is a perspective view of the assembled state of FIG.

これら図に示すように、1/4波長板体(位相板体)39は、2枚の水晶基板(光学異方性結晶板)393,394からなる1/4波長板(位相板)と、水晶からなる放熱基板395により構成されている。以下、具体的に説明する。ここでは、図3、図4において手前側を入射面として、手前側にある水晶基板を第1水晶基板393と称し、奥側(図4の右側)を出射面として、奥側にある水晶基板を第2水晶基板394と称する。   As shown in these figures, a quarter-wave plate (phase plate) 39 includes a quarter-wave plate (phase plate) composed of two quartz substrates (optically anisotropic crystal plates) 393 and 394, and The heat dissipation substrate 395 is made of crystal. This will be specifically described below. Here, in FIG. 3 and FIG. 4, the near side is referred to as an incident surface, the near side quartz substrate is referred to as a first quartz substrate 393, and the far side (right side in FIG. 4) is referred to as an exit surface, and the near side quartz substrate. Is referred to as a second quartz substrate 394.

各水晶基板393,394と放熱基板395は、平面視がともに同一の方形状で構成されている。第1水晶基板393は、基準面(矩形状の水晶基板の一辺)に対して光軸角度が0°で厚さ寸法が例えば0.2mmであり、第2水晶基板394は、上記光軸角度が90°で厚さ寸法が0.215mm、水晶からなる放熱基板395は、上記光軸角度45°で厚さ寸法が1mmに設定されている。なお、第1水晶基板と第2水晶基板の厚み差としては15μmに限るものではなく、偏光対象とする入射光に応じてこの厚み差は適宜設定される。これら第1水晶基板393、第2水晶基板394は、お互いの光軸角度が直交し、放熱基板395は、前記各水晶基板の光軸方向を二等分した45°の方向で、入射面から第1水晶基板393、第2水晶基板394、放熱基板395の順序でUV接着剤S1によって貼り合わせられ、位相板体の全体の厚みT21を約1.5mmとしている。なお、第1水晶基板393と第2水晶基板394の光軸を実線で、水晶からなる放熱基板395の光軸を点線でそれぞれ示している。水晶からなる放熱基板の光軸を前記直交に配置された各水晶基板のいずれかの光軸方向から45°回転した方向に光軸が配置された状態で、すなわち、第1水晶基板の光軸角度0°と第2水晶基板の光軸角度90°に対して水晶からなる放熱基板の光軸を45°で配置しているので、第1水晶基板と第2水晶基板により構成される位相差特性に悪影響を及ぼすことがない。なお、放熱基板の光軸は、135°、225°、あるいは315°で配置してもよい。また、図示していないが、第1水晶基板393の入射面と、放熱基板395の出射面には、例えば真空蒸着法などの手法により、SiO2、TiO2等の誘電体薄膜を多層形成することにより、反射防止膜が形成されている。   Each of the quartz substrates 393 and 394 and the heat dissipation substrate 395 are configured in the same rectangular shape in plan view. The first crystal substrate 393 has an optical axis angle of 0 ° with respect to a reference plane (one side of the rectangular crystal substrate) and a thickness dimension of 0.2 mm, for example, and the second crystal substrate 394 has the optical axis angle described above. Is 90 °, the thickness dimension is 0.215 mm, and the heat dissipation substrate 395 made of quartz is set to the optical axis angle 45 ° and the thickness dimension is 1 mm. The thickness difference between the first quartz substrate and the second quartz substrate is not limited to 15 μm, and this thickness difference is appropriately set according to the incident light to be polarized. The first crystal substrate 393 and the second crystal substrate 394 are orthogonal to each other in optical axis angle, and the heat dissipation substrate 395 is a 45 ° direction obtained by dividing the optical axis direction of each crystal substrate into two equal parts from the incident surface. The first crystal substrate 393, the second crystal substrate 394, and the heat dissipation substrate 395 are bonded together in this order by the UV adhesive S1, and the total thickness T21 of the phase plate is about 1.5 mm. The optical axes of the first crystal substrate 393 and the second crystal substrate 394 are indicated by solid lines, and the optical axis of the heat dissipation substrate 395 made of crystal is indicated by dotted lines. In a state where the optical axis is arranged in a direction rotated by 45 ° from the optical axis direction of any one of the quartz crystal substrates arranged orthogonal to each other, that is, the optical axis of the first quartz substrate. Since the optical axis of the heat dissipation substrate made of crystal is arranged at 45 ° with respect to the angle of 0 ° and the optical axis angle of 90 ° of the second crystal substrate, the phase difference constituted by the first crystal substrate and the second crystal substrate Does not adversely affect properties. The optical axis of the heat dissipation substrate may be arranged at 135 °, 225 °, or 315 °. Although not shown in the figure, dielectric thin films such as SiO 2 and TiO 2 are formed in multiple layers on the incident surface of the first quartz substrate 393 and the emission surface of the heat dissipation substrate 395 by a technique such as vacuum deposition. An antireflection film is formed.

そして、本形態の特徴とするところは、前記貼り合わせられた1/4波長板(位相板)の厚みT2を約0.5mmとするとともに、水晶からなる放熱基板がさらに貼り合わせられた1/4波長板体(位相板体)39の厚みT21を約1.5mmとした点にある。すなわち、1/4波長板(位相板)板の厚みT2を0.1mm以上0.5mm以下としたことで、加工が容易で、入射角度に対するリタデーション値の依存性を特に低減したものが得られ、液晶プロジェクタに使用する場合のコントラスト性能を飛躍的に改善することができる。また、薄型化された1/4波長板(位相板)の片端主面に水晶からなる放熱基板が貼り合わされて1/4波長板体(位相板体)39の厚みT21を0.7mm以上としているので、1/4波長板体(位相板体)の耐久性が向上するとともに放熱性がより一層高まり、液晶表示素子に熱がこもることがなくなり、液晶表示素子やその関連部品のさらなる熱的劣化を抑制する。さらに、放熱基板を貼り合わせることで、2つの接着層が介在し、この接着層が断熱効果をもつため、光学系の内部に侵入する熱放射を抑えることができる。   The feature of this embodiment is that the thickness T2 of the bonded quarter-wave plate (phase plate) is about 0.5 mm, and a heat dissipation substrate made of crystal is further bonded. The thickness T21 of the four-wave plate (phase plate) 39 is about 1.5 mm. That is, by making the thickness T2 of the quarter-wave plate (phase plate) 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, it is easy to process, and the retardation value dependency on the incident angle is particularly reduced. The contrast performance when used in a liquid crystal projector can be dramatically improved. In addition, a heat dissipation substrate made of crystal is bonded to one end main surface of the thinned quarter-wave plate (phase plate) so that the thickness T21 of the quarter-wave plate (phase plate) 39 is 0.7 mm or more. Therefore, the durability of the quarter-wave plate (phase plate) is improved and the heat dissipation is further enhanced, so that heat is not trapped in the liquid crystal display element, and the thermal resistance of the liquid crystal display element and related parts is further increased. Suppress deterioration. Furthermore, by bonding the heat dissipation substrate, two adhesive layers are interposed, and this adhesive layer has a heat insulating effect, so that it is possible to suppress heat radiation that enters the inside of the optical system.

次に、本発明の第3の実施形態について、図面とともに説明する。図5は第3の実施形態に係る位相板体の分解斜視図を示し、図6は図5を組み立てた状態の斜視図である。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an exploded perspective view of the phase plate according to the third embodiment, and FIG. 6 is a perspective view of the assembled state of FIG.

これら図に示すように、1/4波長板体(位相板体)39は、2枚の水晶基板(光学異方性結晶板)393,394からなる1/4波長板(位相板)と、当該1/4波長板(位相板)の両端主面に、当該1/4波長板(位相板)より厚みの大きな水晶からなる2枚の放熱基板395,396が貼り付けられて構成されている。以下、具体的に説明する。ここでは、図5、図6において手前側を入射面として、手前側にある水晶基板を第1水晶基板393と称し、奥側(図6の右側)を出射面として、奥側にある水晶基板を第2水晶基板394と称する。   As shown in these figures, a quarter-wave plate (phase plate) 39 includes a quarter-wave plate (phase plate) composed of two quartz substrates (optically anisotropic crystal plates) 393 and 394, and Two heat-radiating substrates 395 and 396 made of quartz having a thickness larger than that of the quarter-wave plate (phase plate) are attached to both principal surfaces of the quarter-wave plate (phase plate). . This will be specifically described below. Here, in FIG. 5 and FIG. 6, the near side is referred to as an incident surface, the near side quartz substrate is referred to as a first quartz substrate 393, and the far side (right side in FIG. 6) is defined as an exit surface. Is referred to as a second quartz substrate 394.

各水晶基板393,394と放熱基板395,396は、平面視がともに同一の方形状で構成されている。第1水晶基板393は、基準面(矩形状の水晶基板の一辺)に対して光軸角度が0°で厚さ寸法が例えば0.2mmであり、第2水晶基板394は、上記光軸角度が90°で厚さ寸法が0.215mmに設定されている。なお、第1水晶基板と第2水晶基板の厚み差としては15μmに限るものではなく、偏光対象とする入射光に応じてこの厚み差は適宜設定される。水晶からなる放熱基板395,396は、上記光軸角度45°で厚さ寸法が1mmに設定されている。これら第1水晶基板393、第2水晶基板394は、お互いの光軸角度が直交し、放熱基板395,396は、前記各水晶基板の光軸方向を二等分した45°(もしくは135°)の方向に設定されている。入射面から放熱基板396、第1水晶基板393、第2水晶基板394、放熱基板395の順序でUV接着剤S1によって貼り合わされ、位相板体の全体の厚みT31を約2.5mmとしている。なお、第1水晶基板393と第2水晶基板394の光軸を実線で、水晶からなる放熱基板395,396の光軸を点線でそれぞれ示している。水晶からなる2枚の放熱基板の光軸を前記直交に配置された各水晶基板の光軸方向に対して45°回転した方向に光軸が配置された状態で、すなわち、第1水晶基板の光軸角度0°と第2水晶基板の光軸角度90°に対して水晶からなる2枚の放熱基板の光軸を45°で配置しているので、第1水晶基板と第2水晶基板により構成される位相差特性に悪影響を及ぼすことがない。なお、放熱基板の光軸は、135°、225°、あるいは315°で配置してもよい。また、図示していないが、放熱基板396の入射面と、放熱基板395の出射面には、例えば真空蒸着法などの手法により、SiO2、TiO2等の誘電体薄膜を多層形成することにより、反射防止膜が形成されている。   The quartz substrates 393 and 394 and the heat dissipation substrates 395 and 396 are configured in the same rectangular shape in plan view. The first crystal substrate 393 has an optical axis angle of 0 ° with respect to a reference plane (one side of the rectangular crystal substrate) and a thickness dimension of 0.2 mm, for example, and the second crystal substrate 394 has the optical axis angle described above. Is 90 ° and the thickness dimension is set to 0.215 mm. The thickness difference between the first quartz substrate and the second quartz substrate is not limited to 15 μm, and this thickness difference is appropriately set according to the incident light to be polarized. The heat dissipating substrates 395 and 396 made of quartz are set to have a thickness dimension of 1 mm at the optical axis angle of 45 °. The first crystal substrate 393 and the second crystal substrate 394 are perpendicular to each other in optical axis angle, and the heat dissipation substrates 395 and 396 are 45 ° (or 135 °) obtained by dividing the optical axis direction of each crystal substrate into two equal parts. The direction is set. The heat radiation substrate 396, the first crystal substrate 393, the second crystal substrate 394, and the heat radiation substrate 395 are bonded together in this order from the incident surface, and the total thickness T31 of the phase plate is about 2.5 mm. The optical axes of the first crystal substrate 393 and the second crystal substrate 394 are indicated by solid lines, and the optical axes of the heat dissipation substrates 395 and 396 made of crystal are indicated by dotted lines. In a state where the optical axes are arranged in a direction rotated by 45 ° with respect to the optical axis direction of each quartz crystal substrate arranged orthogonal to each other, that is, the first quartz substrate. Since the optical axes of the two heat dissipating substrates made of crystal are arranged at 45 ° with respect to the optical axis angle of 0 ° and the optical axis angle of the second crystal substrate of 90 °, the first crystal substrate and the second crystal substrate There is no adverse effect on the phase difference characteristics. The optical axis of the heat dissipation substrate may be arranged at 135 °, 225 °, or 315 °. Although not shown in the figure, a dielectric thin film such as SiO 2 or TiO 2 is formed in multiple layers on the incident surface of the heat dissipation substrate 396 and the exit surface of the heat dissipation substrate 395 by a method such as a vacuum deposition method, thereby reflecting A prevention film is formed.

そして、本形態の特徴とするところは、前記貼り合わせられた1/4波長板(位相板)の厚みT3を約0.5mmとし、より厚みの大きな水晶からなる放熱基板が当該1/4波長板(位相板)の両端主面に貼り合わるとともに、これら全てを貼り合わせた1/4波長板体(位相板体)39の厚みT31を約2.5mmとした点にある。すなわち、1/4波長板(位相板)板の厚みT3を0.1mm以上0.5mm以下としたことで、加工が容易で、入射角度に対するリタデーション値の依存性を特に低減したものが得られ、液晶プロジェクタに使用する場合のコントラスト性能を飛躍的に改善することができる。また、薄型化された1/4波長板(位相板)の両端主面に水晶からなる放熱基板が貼り合わせられて1/4波長板体(位相板体)39の厚みT31を0.7mm以上としているので、1/4波長板体(位相板体)の耐久性が向上するとともに放熱性がより一層高まり、液晶表示素子に熱がこもることがなくなり、液晶表示素子やその関連部品のさらなる熱的劣化を抑制する。さらに、薄型化された1/4波長板(位相板)の両端主面に、より厚みの大きな水晶からなる放熱基板が貼り合わせられて1/4波長板体(位相板体)を構成しているので、1/4波長板体(位相板体)の強度や剛性が高まり、光学コート材や接着剤、あるいは熱の影響など外的要因によって薄型化された1/4波長板(位相板)が反ったり歪んだりすることが抑制され、1/4波長板体(位相板体)の両端主面の平行度、平面度を向上させることができる。また、薄型化された1/4波長板(位相板)が外的要因によって主面に傷がついたり、チッピングが生じたりすることがない。さらに、放熱基板を貼り合わせることで、3つの接着層が介在し、この接着層が断熱効果をもつため、光学系の内部に侵入する熱放射を抑えることができる。   The feature of this embodiment is that the thickness T3 of the bonded quarter-wave plate (phase plate) is about 0.5 mm, and the heat dissipation substrate made of quartz having a larger thickness is the quarter-wavelength. A thickness of the quarter-wave plate (phase plate) 39, which is affixed to both principal surfaces of the both ends of the plate (phase plate), is set to about 2.5 mm. That is, by setting the thickness T3 of the quarter-wave plate (phase plate) to 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, processing can be easily performed, and the retardation value dependency on the incident angle is particularly reduced. The contrast performance when used in a liquid crystal projector can be dramatically improved. In addition, a heat dissipation substrate made of crystal is bonded to both end principal surfaces of the thinned quarter-wave plate (phase plate) so that the thickness T31 of the quarter-wave plate (phase plate) 39 is 0.7 mm or more. Therefore, the durability of the quarter-wave plate (phase plate) is improved and the heat dissipation is further enhanced, so that heat is not trapped in the liquid crystal display element, and further heat of the liquid crystal display element and related parts is obtained. Suppresses deterioration. Further, a quarter-wave plate (phase plate) is formed by pasting a heat dissipation substrate made of quartz with a larger thickness on both principal surfaces of the thinned quarter-wave plate (phase plate). Therefore, the quarter-wave plate (phase plate) is increased in strength and rigidity, and is made thinner by external factors such as optical coating materials, adhesives, and heat. Is suppressed from being warped or distorted, and the parallelism and flatness of the principal surfaces at both ends of the quarter-wave plate (phase plate) can be improved. In addition, the thinned quarter-wave plate (phase plate) is not damaged or chipped due to external factors. Furthermore, by bonding the heat dissipation substrate, three adhesive layers are interposed, and since this adhesive layer has a heat insulating effect, it is possible to suppress heat radiation that enters the inside of the optical system.

なお、上記第2,第3の実施形態では、各水晶基板の光軸角度を0°と90°のものを用いて、光軸同士の成す角度を90°としたものを例にしているが、光軸角度が0°と90°以外のものでもよい。また、放熱基板として、水晶基板を例にしているが、これに限らず、水晶基板(光学異方性結晶板)と光学的な屈折率特性や熱膨張係数が近似しているもの、例えば、石英ガラス材、サファイヤガラス、または白板ガラス等で構成することもできる。さらに、第3の実施形態では、各放熱基板が、同じ材質、同じ厚みでのものを例にしているが、お互いに異なる材質、異なる厚みのものでもよい。
In the second and third embodiments described above, the crystal substrates having the optical axis angles of 0 ° and 90 ° are used and the angle between the optical axes is 90 °. The optical axis angle may be other than 0 ° and 90 °. In addition, although the quartz substrate is taken as an example of the heat dissipation substrate, the substrate is not limited to this, and the quartz substrate (optically anisotropic crystal plate) approximates the optical refractive index characteristic and the thermal expansion coefficient, for example, It can also be composed of quartz glass material, sapphire glass, white plate glass, or the like. Furthermore, in the third embodiment, the heat radiating substrates are made of the same material and the same thickness, but may be made of different materials and different thicknesses.

次に、上述の第1〜第3の実施形態に開示したような1/4波長板(位相板)あるいは1/4波長板体(位相板体)を組み込む反射型液晶プロジェクタについて図面とともに説明する。図7は本形態に係る反射型液晶プロジェクタの構成図であり、本形態の反射型液晶プロジェクタは、白色光を出射するランプなどの光源1と、液晶表示素子と、その他の光学系と、スクリーンに投射する投射手段とから構成されている。   Next, a reflection type liquid crystal projector incorporating a quarter wavelength plate (phase plate) or a quarter wavelength plate (phase plate) as disclosed in the first to third embodiments will be described with reference to the drawings. . FIG. 7 is a configuration diagram of a reflective liquid crystal projector according to this embodiment. The reflective liquid crystal projector of this embodiment includes a light source 1 such as a lamp that emits white light, a liquid crystal display element, other optical systems, and a screen. Projecting means for projecting onto the screen.

光源1は、例えば超高圧水銀灯やメタルハライドランプ等からなり、液晶表示素子は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色にそれぞれ対応する3つの反射型の液晶表示素子2R,2G,2Bを具備している。   The light source 1 includes, for example, an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and the like, and the liquid crystal display element includes three reflective liquid crystal display elements 2R respectively corresponding to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). , 2G, 2B.

光学系としては、光源からの光路に沿って次の順序で構成されている。すなわち、レンズアレイ31,32により、光源の白色光は複数の光束に分割され、偏光用のPBSプレート33により、前記白色光は変更面を揃えられるとともに、コンデンサレンズ34によって、光源からの光を集めて均一に光路に向かって照射する。   The optical system is configured in the following order along the optical path from the light source. That is, the white light of the light source is divided into a plurality of light fluxes by the lens arrays 31 and 32, and the white light is changed by the PBS plate 33 for polarization, and the light from the light source is changed by the condenser lens 34. Collect and irradiate uniformly toward the optical path.

前記白色光は、特定の色の光のみを反射・透過する2枚のダイクロックミラー35,36と全反射ミラー37、偏光ビームスプリッタ38R,38G,38B、および1/4波長板(あるいは1/4波長板体)39R,39G,39Bによって得られる光路に沿って、次の液晶表示素子のエリアに導かれる。このとき、ダイクロックミラー35は赤透過緑青反射型の特性を有しており、ダイクロックミラー36は青透過緑反射型の特性を有しているので、前記白色光はR(赤)・G(緑)・B(青)の3原色にそれぞれ分離されながら、各3原色に対応する前記液晶表示素子2R,2G,2Bに導かれることになる。このとき、これらの各3原色の光は、図示しない偏光板により、S偏光成分に揃えられ、不要なP偏光成分が除去されるとともに、これらの各3原色のS偏光成分のみが各偏光ビームスプリッタ38R,38G,38Bに入射される。入射した各S偏光成分は、偏光ビームスプリッタを反射して、各1/4波長板(あるいは1/4波長板体)39R,39G,39Bを透過して円偏光成分の光に変換されて、各液晶表示素子2R,2G,2Bに入射される。   The white light includes two dichroic mirrors 35 and 36 and a total reflection mirror 37, polarization beam splitters 38R, 38G, and 38B, and a quarter wavelength plate (or 1 / The light is guided to the area of the next liquid crystal display element along the optical path obtained by the four-wavelength plates 39R, 39G, and 39B. At this time, since the dichroic mirror 35 has a red transmission green-blue reflection type characteristic and the dichroic mirror 36 has a blue transmission green reflection type characteristic, the white light is R (red) · G. While being separated into the three primary colors (green) and B (blue), they are led to the liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B corresponding to the three primary colors. At this time, the light of each of the three primary colors is aligned with the S polarization component by a polarizing plate (not shown), and unnecessary P polarization components are removed, and only the S polarization component of each of these three primary colors is converted into each polarization beam. The light enters the splitters 38R, 38G, and 38B. Each incident S-polarized component is reflected by the polarization beam splitter, passes through the quarter-wave plates (or quarter-wave plates) 39R, 39G, and 39B and is converted into circularly-polarized component light, The light enters the liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B.

前記各液晶表示素子2R,2G,2Bは、入射部分には偏光フィルム4R,4G,4Bをそれぞれ具備しており、液晶表示素子の液晶軸方向に光成分を偏光し、特定の偏光軸方向の光成分を透過・遮断するように構成されている。これらの偏光フィルムは、樹脂製のフィルムで構成されている。また、前記各液晶表示素子の偏光フィルムの入射側には、上述の1/4波長板(あるいは1/4波長板体)39R,39G,39Bがそれぞれ密着して配置されている。これらの液晶表示素子は、当該液晶表示素子を透過する光を画像情報に応じて画素ごとの光量を制御して濃淡を変えて変調する。   Each of the liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B includes a polarizing film 4R, 4G, and 4B at an incident portion, respectively, and polarizes a light component in the liquid crystal axis direction of the liquid crystal display element, and has a specific polarization axis direction. It is configured to transmit and block light components. These polarizing films are made of a resin film. The quarter wave plates (or quarter wave plate bodies) 39R, 39G, and 39B are arranged in close contact with the incident side of the polarizing film of each liquid crystal display element. These liquid crystal display elements modulate the light transmitted through the liquid crystal display element by changing the shading by controlling the amount of light for each pixel according to image information.

このように変調された各回転偏光成分は、各液晶表示素子2R,2G,2Bから反射し、再び、各1/4波長板(あるいは1/4波長板体)39R,39G,39Bを透過してとともにP偏光成分に変換されて、各偏光ビームスプリッタ38R,38G,38Bに入射される。入射した各P偏光成分は、偏光ビームスプリッタを透過して、ダイクロックプリズム5に入射される。ダイクロックプリズム5によってR(赤)・G(緑)・B(青)それぞれの光を結合させ、投射レンズ6によりスクリーン7上に映像が映し出される。また、本形態の反射型液晶プロジェクタは、図示しない冷却用のファンが設けられており、前記光源1から照射されることで前記液晶表示素子と前記偏光フィルムに吸収される熱を逃がし、冷却できるように構成されている。   The rotationally polarized light components thus modulated are reflected from the liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B, and pass through the quarter-wave plates (or quarter-wave plates) 39R, 39G, and 39B again. At the same time, it is converted into a P-polarized light component and is incident on each of the polarization beam splitters 38R, 38G, and 38B. Each incident P-polarized component passes through the polarization beam splitter and enters the dichroic prism 5. The dichroic prism 5 combines R (red), G (green), and B (blue) light, and the projection lens 6 projects an image on the screen 7. Further, the reflection type liquid crystal projector of the present embodiment is provided with a cooling fan (not shown), and can radiate heat absorbed by the liquid crystal display element and the polarizing film by being irradiated from the light source 1 and can be cooled. It is configured as follows.

以上により、前記各液晶表示素子の入射側には、上記第1〜3の実施形態のように構成された1/4波長板(位相板)あるいは1/4波長板体(位相板体)が近接配置されているので、光源からの出射光による液晶表示素子や偏光フィルムなどの劣化に結びつく熱放射成分(赤外光)が液晶表示素子の偏光フィルムに到達する前に除去され、偏光フィルムや液晶表示素子が過熱して劣化することがない。このため、液晶表示素子の光学的特性(色合いや画質)を低下させることなく、商品寿命を延ばし、液晶プロジェクタの商品寿命を延ばすことができる。また、各種光学系をより近接して配置したとしても、液晶表示素子に対する光路外からの放射熱による悪影響も抑制できるので、省スペース化がはかれ、液晶プロジェクタの小型化が実現できる。   As described above, the ¼ wavelength plate (phase plate) or the ¼ wavelength plate (phase plate) configured as in the first to third embodiments is provided on the incident side of each liquid crystal display element. Since they are arranged close to each other, thermal radiation components (infrared light) that lead to deterioration of the liquid crystal display element or polarizing film due to the light emitted from the light source are removed before reaching the polarizing film of the liquid crystal display element. The liquid crystal display element does not deteriorate due to overheating. Therefore, the product life can be extended and the product life of the liquid crystal projector can be extended without degrading the optical characteristics (color and image quality) of the liquid crystal display element. Even if the various optical systems are arranged closer to each other, the adverse effect of the radiant heat from the outside of the optical path on the liquid crystal display element can be suppressed, so that the space can be saved and the liquid crystal projector can be downsized.

−その他の実施形態−
上述した実施形態では、位相板として水晶基板からなる1/4波長板を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、その他の光学異方性材料を採用することやその他の光学特性を有した位相板でも実施可能である。加えて、位相板は方形状のものに限らず、その他の多角形状や円形状であってもよい。上述した実施形態では、反射型液晶プロジェクタを例にしているが、透過型液晶プロジェクタ等、他の液晶プロジェクタにも転用できる。
-Other embodiments-
In the above-described embodiment, the case where a quarter-wave plate made of a quartz substrate is used as the phase plate has been described. However, the present invention is not limited to this, and other optical anisotropic materials or other optical materials can be used. A phase plate having characteristics can also be implemented. In addition, the phase plate is not limited to a rectangular shape, and may be other polygonal shapes or circular shapes. In the above-described embodiment, the reflective liquid crystal projector is taken as an example, but it can also be used for other liquid crystal projectors such as a transmissive liquid crystal projector.

第1の実施形態に係る位相板の分解斜視図。The disassembled perspective view of the phase plate which concerns on 1st Embodiment. 図1を組み立てた状態の斜視図。The perspective view of the state which assembled FIG. 第2の実施形態に係る位相板体の分解斜視図。The disassembled perspective view of the phase plate which concerns on 2nd Embodiment. 図3を組み立てた状態の斜視図。The perspective view of the state which assembled FIG. 第3の実施形態に係る位相板体の分解斜視図。The disassembled perspective view of the phase plate which concerns on 3rd Embodiment. 図5を組み立てた状態の斜視図。The perspective view of the state which assembled FIG. 本形態に係る反射型液晶プロジェクタの構成図。1 is a configuration diagram of a reflective liquid crystal projector according to the present embodiment. 液晶プロジェクタの使用時間と位相板厚み毎の表面温度を示した比較グラフ。Comparison graph showing the operating time of the liquid crystal projector and the surface temperature for each thickness of the phase plate.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2R,2G,2B 液晶表示素子
31,32 レンズアレイ
33 偏光用のPBSプレート
34 コンデンサレンズ
35,36 ダイクロックミラー
37 全反射ミラー
38R,38G,38B 偏光ビームスプリッタ
39,39R,39G,39B 波長板(波長板体)
4R,4G,4B 偏光フィルム
5 ダイクロックプリズム
6 投射レンズ
7 スクリーン
1 Light source 2R, 2G, 2B Liquid crystal display element 31, 32 Lens array 33 Polarizing PBS plate 34 Condenser lens 35, 36 Dichroic mirror 37 Total reflection mirror 38R, 38G, 38B Polarizing beam splitter 39, 39R, 39G, 39B Wavelength Plate (wavelength plate)
4R, 4G, 4B Polarizing film 5 Dichroic prism 6 Projection lens 7 Screen

Claims (7)

液晶表示素子の入射側に近接配置されてなり、厚さの異なる複数枚の光学異方性結晶板が貼り合わされ、入射光線を常光線と異常光線とに分光し、これら両光線間に位相差を与えることによって上記入射光線の光学特性を変化させるプロジェクタ用位相板において、前記貼り合わせられた位相板の厚みを0.7mm以上4mm以下としたことを特徴とするプロジェクタ用位相板。 Adjacent to the incident side of the liquid crystal display element, a plurality of optically anisotropic crystal plates with different thicknesses are bonded together, and the incident light is split into ordinary and extraordinary rays, with a phase difference between these two rays. In the projector phase plate that changes the optical characteristics of the incident light by providing the thickness, the thickness of the bonded phase plate is 0.7 mm or more and 4 mm or less. 液晶表示素子の入射側に近接配置されてなり、厚さの異なる複数枚の光学異方性結晶板が貼り合わされ、入射光線を常光線と異常光線とに分光し、これら両光線間に位相差を与えることによって上記入射光線の光学特性を変化させるプロジェクタ用位相板において、前記位相板のいずれか片端主面に放熱基板が貼り合わせられて位相板体を構成してなることを特徴とするプロジェクタ用位相板。 Adjacent to the incident side of the liquid crystal display element, a plurality of optically anisotropic crystal plates with different thicknesses are bonded together, and the incident light is split into ordinary and extraordinary rays, with a phase difference between these two rays. In the projector phase plate that changes the optical characteristics of the incident light beam by applying a heat radiation substrate to the main surface of one end of the phase plate to form a phase plate body Phase plate. 前記貼り合わせられた位相板体の厚みを0.7mm以上4mm以下としたことを特徴とする特許請求項2記載のプロジェクタ用位相板。 The projector phase plate according to claim 2, wherein the thickness of the bonded phase plate body is 0.7 mm or more and 4 mm or less. 前記位相板と放熱基板が水晶基板からなり、前記位相板は2枚の水晶基板がお互いに直交する方向に光軸が配置された状態で貼り合わせられ、これらのいずれかの光軸方向から45°回転した方向に光軸が配置された状態で前記位相板のいずれか主面に放熱基板に使われる水晶基板が貼り合わせられてなることを特徴とする特許請求項2、または特許請求項3記載のプロジェクタ用位相板。 The phase plate and the heat radiating substrate are made of a quartz substrate, and the phase plate is bonded together in a state where the optical axes are arranged in a direction orthogonal to each other. 4. A crystal substrate used as a heat dissipation substrate is bonded to any one of the main surfaces of the phase plate in a state where an optical axis is arranged in a rotated direction. The phase plate for projectors as described. 前記貼り合わせられた位相板の厚みを0.1mm以上0.5mm以下としたことを特徴とする特許請求項2〜4のうちいずれか1項記載のプロジェクタ用位相板。 The projector phase plate according to any one of claims 2 to 4, wherein a thickness of the bonded phase plate is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. 前記位相板の両端主面に、当該位相板より厚みの大きな放熱基板が貼り付けられて位相板体を構成してなることを特徴とする特許請求項5記載のプロジェクタ用位相板。 6. The phase plate for a projector according to claim 5, wherein a heat radiating substrate having a thickness larger than that of the phase plate is attached to both principal surfaces of the phase plate to constitute a phase plate body. 特許請求項1〜6のうちいずれか1項記載のプロジェクタ用位相板と、光源と、透過した光を画像情報に応じて光強度変調する液晶表示素子と、その変調された光学情報を投射する投射手段とを具備してなる液晶プロジェクタであって、前記液晶表示素子の入射側には、前記プロジェクタ用位相板が近接配置されてなることを特徴とする液晶プロジェクタ。
A projector phase plate according to any one of claims 1 to 6, a light source, a liquid crystal display element that modulates the intensity of transmitted light according to image information, and the modulated optical information is projected. A liquid crystal projector comprising a projecting unit, wherein the projector phase plate is disposed close to an incident side of the liquid crystal display element.
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