JP2006276617A

JP2006276617A - 偏光変換素子及びそれを用いた投射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2006276617A
Application number: JP2005097484A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Hayashi; 成年林
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】冷却能力が高く、しかも明るくて長時間にわたり表示品位の安定した投射型液晶表示装置を実現し得る偏光変換素子を提供し、それを投射型液晶表示装置に適用する。
【解決手段】透明なサファイアガラス板２１に、位相差板２２及び直線偏光板２３から選ばれる光学層が粘着剤層２４を介して積層され、そのサファイアガラス板２１と粘着剤層２４の間に酸化アルミニウムの無定形層２５を有する偏光変換素子２０が提供される。サファイアガラス板２１の片面に、位相差板２２、直線偏光板２３の順で積層してもよいし、サファイアガラス板２１の両面に、位相差板２２と直線偏光板２３を別々に積層してもよい。サファイアガラス板２１の露出面や、直線偏光板２３又は位相差板２２の露出面には、それぞれ反射防止層２６，２７，２８を設けるのが有利である。この偏光変換素子２０は、液晶セルと組み合わせて投射型液晶表示装置とされる。

【選択図】図１

Description

本発明は、投射型液晶表示装置に用いる偏光変換素子に関するものであり、さらには、それを用いた投射型液晶表示装置にも関係している。

投射型液晶表示装置は、液晶プロジェクターとも呼ばれ、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装置として、広く使用されている。

投射型液晶表示装置の構成の一例を図２に基づいて概略説明すると、かかる投射型液晶表示装置は通常、白色光源１１、集光レンズ１３及びＵＶ・ＩＲカットフィルター１４を有する光源系、４種類のダイクロイックミラー１，２，３，４、二つの全反射ミラー５，６、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７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂ、光入射側偏光変換素子８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂ、光出射側偏光変換素子９Ｒ、９Ｇ及び９Ｂ、並びに集光レンズ１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂを有する反射・分光系、並びに、投射レンズ１６を有する拡大投射系で構成される。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が用いられる。

白色光源１１からの白色光Ｌは、集光レンズ１３で集光され、さらにＵＶ・ＩＲカットフィルター１４で紫外線及び赤外線がカットされて、第一のダイクロイックミラー１へと送られる。第一のダイクロイックミラー１では、緑色光Ｇと青色光Ｂが透過されて第二のダイクロイックミラー２へと送られ、一方、ここで反射された赤色光Ｒは第一の全反射ミラー５で再度反射された後、第三のダイクロイックミラー３へと送られる。第二のダイクロイックミラー２では、青色光Ｂが透過されて第二の全反射ミラー６へと送られ、一方、ここで反射された緑色光Ｇは第三のダイクロイックミラー３へと送られる。第三のダイクロイックミラー３では、赤色光Ｒが透過され、緑色光Ｇが反射されて、それぞれ第四のダイクロイックミラー４へと送られる。第四のダイクロイックミラー４では、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇが透過され、青色光Ｂが反射されて、それぞれ投射レンズ１６へと送られる。赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの光路中には、それぞれの色に対応する集光レンズ１０、入射側偏光変換素子８、液晶セル７及び出射側偏光変換素子９が配置される。そして、投射レンズ１６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１７へ拡大像が投影される。ここでは、最初に赤色光Ｒを分光し、次に緑色光Ｇと青色光Ｂを分光する形式を示したが、ダイクロイックミラーの組合せにより、分光の順番は任意に変更できる。

このような投射型液晶表示装置においては、各液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、それぞれ２枚の偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの間に配置されている。これらの偏光変換素子８，９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。そのため、直線偏光板をガラスなどの基板に貼合して偏光変換素子とし、これを液晶セルや集光レンズから離間して配置し、それらの間に空冷ファンから風を送って冷却することが行われている。

また、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び／又は青色光Ｂが偏光光である場合は、液晶セルに入射するときに偏光面を回転させる必要が生じることが多く、さらに、液晶セルから出射した後に再度、偏光面を回転させることもある。偏光面を回転させるためには、位相差板、例えば１／２波長板を用いればよく、位相差板は、入射側偏光変換素子８の偏光板よりも光源１１側や、出射側偏光変換素子９の偏光板よりも投射レンズ１６側に配置される。位相差板としては、入手の容易さや価格などの点から通常は樹脂製のものが用いられる。この位相差板は、入射側偏光変換素子８又は出射側偏光変換素子９において、直線偏光板に貼り合わされた形で用いられるか、偏光板とは独立して位相差板をガラスなどの基板に貼り合わせた形で用いられる。

直線偏光板を用いた偏光変換素子において、直線偏光板は、強い光が当たって発熱するため、光と熱による劣化が甚だしい。かかる問題を解決するため、先述の如く、空冷ファンで偏光変換素子の表面を冷却することが行われているが、必ずしも十分とはいえない。そこで、熱伝導率の高いサファイアガラスを基板に用いる提案もなされており、例えば、特開平 11-337919号公報（特許文献１）には、投射型液晶表示装置に用いる偏光板の保持板をサファイア基板で構成することが記載されている。さらに、特開 2002-196136号公報（特許文献２）、特開 2002-207117号公報（特許文献３）、特開 2003-4947号公報（特許文献４）、特開 2003-222722号公報（特許文献５）などには、サファイアガラス基板に位相差板と直線偏光板を貼り合わせた偏光変換素子について、各種の提案がなされている。

特開平１１−３３７９１９号公報特開２００２−１９６１３６号公報特開２００２−２０７１１７号公報特開２００３−４９４７号公報特開２００３−２２２７２２号公報

しかしながら、サファイアガラスを用いると、透過する光のロスが大きく、表示が暗くなるという問題を有していた。

そこで本発明者は、冷却能力が高く、しかも明るくて、長時間にわたり表示品位の安定した投射型液晶表示装置を実現し得る偏光変換素子を開発すべく、研究を行ってきた。その結果、透明なサファイアガラス板に位相差板や直線偏光板が粘着剤層を介して積層されてなる偏光変換素子において、そのサファイアガラス板と粘着剤層の間に、酸化アルミニウムの無定形層を形成することで、明るさが向上し、投射される画像の色バランスやコントラスト、均一性など、表示品質の優れた投射型液晶表示装置を与え得ることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、透明なサファイアガラス板に、位相差板及び直線偏光板から選ばれる光学層が粘着剤層を介して積層されてなり、そのサファイアガラス板と粘着剤層の間に酸化アルミニウムの無定形層を有する偏光変換素子を提供するものである。

この偏光変換素子においては、透明なサファイアガラス板に酸化アルミニウムの無定形層及び粘着剤層を介して位相差板を積層し、さらにその上に直線偏光板を積層した構成とすることもできる。サファイアガラス板は、その露出面に反射防止層を有するのが有利である。

また本発明の偏光変換素子は、サファイアガラス板の一方の面に粘着剤層を介して位相差板が積層され、他方の面には粘着剤層を介して直線偏光板が積層されており、位相差板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間、及び直線偏光板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間の少なくとも一方に、酸化アルミニウムの無定形層を有する構成とすることもできる。いずれの構成においても、光学層、すなわち直線偏光板又は位相差板は、その露出面に反射防止層を有するのが有利である。

これらの偏光変換素子は、投射型液晶表示装置に組み込まれて用いられる。したがって本発明はまた、上記いずれかの偏光変換素子が、液晶セルの少なくとも一方の面側に配置されてなる投射型液晶表示装置をも提供する。この投射型液晶表示装置は、より具体的には、白色光源と、その白色光源からの白色光を赤色光、緑色光及び青色光の三原色の光に分光するためのダイクロイックコート層を有する光学部品と、液晶セルと、上記いずれかの偏光変換素子とを備え、この偏光変換素子は、その光学層側が液晶セルに向けて配置される。ここで、サファイアガラス板の一方の面に位相差板が積層され、他方の面に直線偏光板が積層された偏光変換素子を採用する場合は、その直線偏光板側が液晶セルに向けて配置される。

本発明の偏光変換素子は、投射型液晶表示装置に有効に用いられる。そして、この偏光変換素子を液晶セルの入射側及び／又は出射側に配置した投射型液晶表示装置は、投射される画像が明るくなり、色バランス、コントラスト、均一性などの表示品質の低下も少ないものとなる。

以下、添付の図面も適宜参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明に係る偏光変換素子の例が、図１に断面模式図で示されている。この図に示すように、本発明では、透明なサファイアガラス板２１に、位相差板２２や直線偏光板２３が、粘着剤層２４を介して積層され、サファイアガラス板２１と粘着剤層２４の間には、酸化アルミニウムの無定形層２５を配置して、偏光変換素子２０が構成される。図１の（Ａ）では、サファイアガラス板２１の片面に酸化アルミニウムの無定形層２５が設けられ、その上に粘着剤層２４を介して位相差板２２が積層され、さらにその上にもう一つの粘着剤層２４を介して直線偏光板２３が積層されている。図１の（Ｂ）では、サファイアガラス板２１の両面に酸化アルミニウムの無定形層２５，２５が設けられ、その片面には粘着剤層２４を介して位相差板２２が積層され、他方の面には、もう一つの粘着剤層２４を介して直線偏光板２３が積層されている。図１の（Ｃ）では、サファイアガラス板２１の片面に酸化アルミニウムの無定形層２５が設けられ、その上に粘着剤層２４を介して位相差板２２が積層されている。また図１の（Ｄ）では、サファイアガラス板２１の片面に酸化アルミニウムの無定形層２５が設けられ、その上に粘着剤層２４を介して直線偏光板２３が積層されている。このように本発明では、サファイアガラス板２１に、位相差板２２だけが積層されたもの〔図１の（Ｃ）〕、直線偏光板２３だけが積層されたもの〔図１の（Ｄ）〕、そして位相差板２２と直線偏光板２３が積層されたもの〔図１の（Ａ）及び（Ｂ）〕、それぞれが対象となる。

図１の（Ｂ）に示すように、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２を配置し、他方の面に直線偏光板２３を配置する場合、位相差板２２を設ける側及び直線偏光板２３を設ける側それぞれのサファイアガラス板２１表面に酸化アルミニウムの無定形層２５，２５を設けるのが好ましいが、どちらか一方の表面に酸化アルミニウムの無定形層２５が存在するだけでも、相応の効果が発揮される。

偏光変換素子の基板となる透明なサファイアガラス板２１は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の単結晶体であって、例えば、ＥＦＧ法（Edge-defined Film-fed Growth法）により板状に形成されたものなどが用いられる。サファイアガラス板２１の厚みは、通常０.１〜２mm 程度であり、好ましくは０.３mm以上、また好ましくは０.８mm以下である。サファイアガラス板２１の形状や外形寸法は、目的とする投射型液晶表示装置、特にそこに用いる液晶セルの形状や外形寸法に合わせて適宜選択されるが、代表的な例を示せば、一辺が１０〜１００mmの長方形又は正方形、直径が５〜１００mmの円形又は楕円形などがある。

サファイアガラス板２１は、その少なくとも片面に酸化アルミニウムの無定形層２５が形成されている。図１の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示す例のように、サファイアガラス板２１の片面にのみ、位相差板２２及び／又は直線偏光板２３を積層する場合は、その積層する側の片面に、酸化アルミニウムの無定形層２５を形成すればよい。無定形とは、結晶格子がほとんど又はまったく認められない状態を意味する。酸化アルミニウムの無定形層２５は、例えば、酸化アルミニウムの蒸着によって形成することができる。酸化アルミニウム層２５の厚みは、一般に５０〜１１０nm程度の範囲であればよく、好ましくは７０nm以上、また好ましくは９５nm以下である。

位相差板２２や直線偏光板２３は、サファイアガラス板２１の酸化アルミニウムの無定形層２５側に積層される。図１の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示す例のように、サファイアガラス板２１の片面にのみ位相差板２２及び／又は直線偏光板２３を積層する場合は、その反対側の面、すなわちサファイアガラス板２１の露出面には、反射防止層２６を有するのが好ましい。また、その面にダイクロイックコート層を形成して、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特性を有していてもよい。

図１の（Ａ）〜（Ｃ）に示す例のように、サファイアガラス板２１に位相差板２２を積層する場合、この位相差板２２は、１２０℃以上のガラス転移温度を有する樹脂からなることが好ましい。ガラス転移温度が１２０℃未満の樹脂からなる位相差板を用いると、それを組み込んだ投射型液晶表示装置を長時間にわたって使用した場合に、表示品質の低下を招きやすくなる。好ましくは、ガラス転移温度が１３０℃以上の樹脂からなる位相差板が用いられる。位相差板を構成する樹脂のガラス転移温度の上限には特別な制限はなく、例えば、ガラス転移温度が３００℃程度の樹脂であってもよい。

このような高いガラス転移温度を有する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、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、ノルボルネン系のモノマーを用いた環状ポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂などが挙げられる。

これらの樹脂から位相差板を作製するには、例えば、これらの樹脂からなるフィルムを延伸すればよく、延伸の程度により、目的とするレターデーションを有する位相差板とすることができる。位相差板２２としては、通常１／２波長板が用いられ、そのレターデーションは、具体的には、これを透過する光が赤色光である場合には２９０〜３２０nm程度であり、緑色光である場合には２６０〜２８０nm程度であり、また青色光である場合には２１０〜２４０nm程度である。位相差板の厚みは、通常１０〜５００μm 程度である。

また、市販されている位相差板を用いることもできる。本発明に用いるのに好適な市販の位相差板としては、青チャンネル用を例にして示せば、住友化学（株）から販売されている“スミカライト SEF460225”（ポリカーボネート系樹脂からなり、ガラス転移温度が約１５０℃、レターデーションが約２２５nmのもの）、“スミカライト SEN490225”（ノルボルネン系樹脂からなり、ガラス転移温度が約１６０℃、レターデーションが約２２５nmのもの）などを挙げることができる。

かかる位相差板２２は、粘着剤層２４を介して、サファイアガラス板２１の酸化アルミニウム層２５上に積層される。粘着剤層２４を構成する接着剤としては、アクリル系感圧型接着剤が好ましく使用される。感圧型接着剤は通常、透明で光学的に等方性の粘着剤層を与える。粘着剤層の厚みは、通常１０〜６０μm 程度である。なお、感圧型接着剤は、粘着剤とも呼ばれている。

本発明の偏光変換素子２０は、図１の（Ｃ）に示すように、サファイアガラス板２１に位相差板２２を積層した状態で構成することもできるし、図１の（Ａ）に示すように、位相差板２２のサファイアガラス板２１とは反対側の面に、さらに直線偏光板２３を積層して構成することもできる。また図１の（Ｂ）に示すように、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２を積層し、他面には直線偏光板２３を積層して構成することもできる。さらには、図１の（Ｄ）に示すように、サファイアガラス板２１の酸化アルミニウムの無定形層２５側に直接、粘着剤層２４を介して直線偏光板２３を積層して構成することもできる。

図１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｄ）に示す形態における直線偏光板２３としては、通常、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。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用いられ、なかでも、二色性染料が吸着配向されたものが、耐熱性などの点で好ましい。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などのセルロース系樹脂からなるフィルムが用いられる。

直線偏光板２３は、図１の（Ｂ）や（Ｄ）に示す如くサファイアガラス板２１における酸化アルミニウムの無定形層２５の上に、又は図１の（Ａ）に示す如く位相差板２２の上に、例えば、粘着剤層２４を介して積層される。粘着剤層２４の厚みは、通常１０〜６０μm 程度である。粘着剤層２４を構成する接着剤としては、先にサファイアガラス板２１と位相差板２２との積層について説明したのと同様の感圧型接着剤が使用できるが、この感圧型接着剤は、２５℃における緩和弾性率の減少率が−０.１４〜−０.０９であるものが好ましい。

感圧型接着剤は一般に粘弾性を示し、粘弾性体に歪みγ₀ を瞬間的に与えた後それを一定に保つと、応力σ(t) が時間の経過とともに減少して一定値に近づき、これを応力緩和というが、このとき、緩和する応力σ(t) はσ(t)＝Ｇ(t)・γ₀と表すことができ、Ｇ(t)は時間に依存する弾性率で、これを緩和弾性率という。換言すれば、緩和弾性率は、時間とともに減少する応力σ(t) と外から加えた一定歪みγ₀ の比である。そして、２５℃における緩和弾性率の減少率とは、温度２５℃で測定される緩和弾性率Ｇ(t) を縦軸に、時間ｔ（単位：秒）を横軸にして両対数プロットしたときの一次勾配を意味し、次式における値ａのことである。

log₁₀[Ｇ(t)]＝ａ・log₁₀[ｔ]＋ｂ
ここで、ａとｂは定数である。

緩和弾性率の減少率ａは、log₁₀[ｔ] に対する log₁₀[Ｇ(t)] の値から、最小二乗法により求めることができる。

本発明の偏光変換素子２０において、直線偏光板２３又は位相差板２２は、その一方の面が空気層に露出することになるが、この露出面における反射率は、２％以下、さらには１％以下であるのが、反射光に起因する迷光の発生を抑制し得るので、好ましい。このように反射率を低くするには、例えば、直線偏光板２３が露出面を有する場合は、そこに反射防止層２７を形成し、また、位相差板２２が露出面を有する場合は、そこに反射防止層２８を形成すればよい。反射防止層２７，２８は、直線偏光板２３又は位相差板２２の表面に通常の方法で設けることができる。なお、直線偏光板２３又は位相差板２２の露出面における反射率は、可視光の全域にわたって２％以下であってもよいが、偏光変換素子を透過する光の波長範囲に対して２％以下であれば有効である。

かかる反射防止層２７，２８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化合物からな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。かかる反射防止層２７，２８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２７，２８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、それをそのまま使用することもできる。

本発明の偏光変換素子２０において、直線偏光板２３の外面又は位相差板２２の外面、例えば、反射防止層２７又は２８を有する面は、その接触角度が８０度以上であるのが好ましく、さらに１００度以上の表面接触角度を有するのが一層好ましい。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２３の外面又は位相差板２２の外面における接触角度が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。

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偏光子フィルムの片面又は両面に保護フィルムを積層した直線偏光板それ自体は、従来の投射型液晶表示装置にも用いられているものであり、また反射防止層を有する直線偏光板も市販されている。そして、反射防止層２７を有する面が、上で規定する接触角度を満足する場合、かかる反射防止層２７を有する直線偏光板２３は、そのまま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、上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２７の上面にフッ素化合物からなる層を設けるとよい。位相差板２２の露出面に反射防止層２８を有する場合も同様に、その上面にフッ素化合物からなる層を設けて、その表面の接触角度を８０度以上、好ましくは１００度以上とすることができる。

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。かかるフッ素化合物は、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。

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（例えば炭素数１〜４程度）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は各々独立に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。

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を挙げることができる（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）。

本発明の偏光変換素子２０は、直線偏光板２３又は位相差板２２の上面が空気層に露出しているので、直線偏光板２３や位相差板２２から発生する熱が放出されやすい。そしてサファイアガラス板２１と粘着剤層２４の間に、酸化アルミニウムの無定形層２５を介在させたことで、理由は定かでないものの、そこを透過した光の明るさも確保できるようになる。さらには、位相差板２２として、特定温度以下においてガラス転移点を示さない樹脂からなるものを用いた場合には、この偏光変換素子を適用した投射型液晶表示装置は、投射される画像の表示品質の低下が少ない。

この偏光変換素子２０は、具体的には、投射型液晶表示装置を構成する液晶セルの少なくとも一方の面側に配置して用いられる。より具体的には、図２に示すような投射型液晶表示装置において、各三原色に対応する液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ、及び出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの少なくとも一つとして用いることができる。したがってこの場合は、白色光源１１と、白色光源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）１，２，３と、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと、その液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの少なくとも一つの入射側又は出射側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。この偏光変換素子は、図１に示される直線偏光板２３側又は位相差板２２側を液晶セルに向けて配置される。

図１の（Ａ）に示すような、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２及び直線偏光板２３の順で積層された偏光変換素子、あるいは図１の（Ｄ）に示すような、サファイアガラス板２１の片面に直線偏光板２３が積層された偏光変換素子を投射型液晶表示装置に適用する場合は、通常、その直線偏光板２３側が液晶セルに向けて配置される。また、図１の（Ｂ）に示すような、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２が、他面に直線偏光板２３が積層された偏光変換素子を投射型液晶表示装置に適用する場合も、通常はその直線偏光板２３側が液晶セルに向けて配置される。この場合は先にも述べたように、サファイアガラス板２１の表面のうち、位相差板２２側と直線偏光板２３側の少なくとも一方に酸化アルミニウムの無定形層２５を設ければよいが、その両方に酸化アルミニウムの無定形層２５，２５を設けるのが一層有効である。

一方、図１の（Ｃ）に示すような位相差板２２が組み込まれた偏光変換素子は、通常、図１の（Ｄ）に示すような直線偏光板２３が組み込まれた偏光変換素子と組み合わせて用いられる。この場合には、少なくとも一方の偏光変換素子が、サファイアガラスを基板とし、その片面に酸化アルミニウムの無定形層２５が設けられ、その酸化アルミニウムの無定形層２５の上に粘着剤層２４を介して位相差板２２又は直線偏光板２３が積層されたものであればよいが、両方ともこのような要件を満たすものを用いることは、一層有効である。このように、位相差板２２が組み込まれた偏光変換素子と直線偏光板２３が組み込まれた偏光変換素子とを組み合わせて用いる場合は、通常、後者（直線偏光板２３が組み込まれた偏光変換素子）が液晶セル側となるように配置され、また、いずれもそれぞれの光学層（位相差板２２及び直線偏光板２３）側を液晶セルに向けて、換言すれば、基板側が液晶セルから遠くなるように配置される。

投射型液晶表示装置において分光される三原色の光のなかでも、特に青色光は光エネルギーが高いため、かかる青色光Ｂに対応する液晶セル７Ｂの入射側偏光変換素子８Ｂや出射側偏光変換素子９Ｂに対して、本発明の偏光変換素子２０が好適に用いられるが、もちろん、赤色光Ｒに対応する入射側偏光変換素子８Ｒや出射側偏光変換素子９Ｒ、また緑色光Ｇに対応する入射側偏光変換素子８Ｇや出射側偏光変換素子９Ｇに、本発明の偏光変換素子２０を適用することも可能である。入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂのすべてに対して、本発明の偏光変換素子を適用するのも有効である。

以下、具体的な例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの例によって限定されるものではない。

京セラ（株）から販売されているサファイアガラス板の一方の面に酸化アルミニウムを蒸着して、厚み７６nmの酸化アルミニウム層を形成させた。一方、住友化学（株）から販売されているポリビニルアルコール／二色性染料系偏光板であって、片面に反射防止処理層が設けられている“スミカラン SCX8A2A-P5 (SC-P5) ”の反射防止処理表面に、前記式（II）に相当し、分子量が約４,５００の含フッ素シラン化合物を塗布した。得られた含フッ素シラン化合物塗布面は、１１０度の接触角度を有していた。この直線偏光板の含フッ素シラン化合物塗布面と反対側の面に、住友化学（株）から販売されているポリカーボネート製の位相差板“スミカライト SEF460225”（ガラス転移温度約１５０℃）を、粘着剤を介して貼合した。得られた位相差板と偏光板の積層品をその位相差板側で、アクリル系粘着剤を介して前記サファイアガラス板の酸化アルミニウム層形成側に積層し、偏光変換素子を作製した。

この偏光変換素子を投射型液晶表示装置（液晶プロジェクター）の青チャンネルラインにセットして使用すると、明るく、表示品位の低下が小さいものとなる。

本発明の偏光変換素子は、投射型液晶表示装置に有効に用いることができる。

本発明に係る偏光変換素子の積層構成の例を示す断面模式図である。投射型液晶表示装置の構成例を概略的に示す図である。

符号の説明

１，２，３，４……ダイクロイックミラー、
５，６……全反射ミラー、
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ……液晶セル、
８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ……入射側偏光変換素子、
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ……出射側偏光変換素子、
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ……集光レンズ、
Ｌ……白色光（光源光）、
Ｒ……赤色光、
Ｇ……緑色光、
Ｂ……青色光、
１１……白色光源、
１３……集光レンズ、
１４……ＵＶ・ＩＲカットフィルター、
１６……投射レンズ、
１７……スクリーン、
２０……偏光変換素子、
２１……サファイアガラス板、
２２……位相差板、
２３……直線偏光板、
２４……粘着剤層、
２５……酸化アルミニウムの無定形層、
２６……サファイアガラス面の反射防止層、
２７……直線偏光板上の反射防止層、
２８……位相差板上の反射防止層。

Claims

透明なサファイアガラス板に、位相差板及び直線偏光板から選ばれる光学層が粘着剤層を介して積層されてなり、該サファイアガラス板と粘着剤層の間に酸化アルミニウムの無定形層を有することを特徴とする偏光変換素子。
光学層が位相差板である請求項１に記載の偏光変換素子。
光学層が直線偏光板である請求項１に記載の偏光変換素子。
透明なサファイアガラス板に位相差板が積層され、さらにその上に直線偏光板が積層されている請求項１に記載の偏光変換素子。
サファイアガラス板は、その露出面に反射防止層を有する請求項１〜４のいずれかに記載の偏光変換素子。
サファイアガラス板の一方の面に粘着剤層を介して位相差板が積層され、他方の面には粘着剤層を介して直線偏光板が積層されており、位相差板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間、及び直線偏光板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間の少なくとも一方に、酸化アルミニウムの無定形層を有する請求項１に記載の偏光変換素子。
光学層は、その露出面に反射防止層を有する請求項１〜６のいずれかに記載の偏光変換素子。
請求項１〜７のいずれかに記載の偏光変換素子が、液晶セルの少なくとも一方の面側に配置されてなることを特徴とする投射型液晶表示装置。
白色光源と、該白色光源からの白色光を赤色光、緑色光及び青色光の三原色の光に分光するためのダイクロイックコート層を有する光学部品と、液晶セルと、請求項１〜７のいずれかに記載の偏光変換素子とを備え、該偏光変換素子は、その光学層側が液晶セルに向けて配置されている請求項８に記載の投射型液晶表示装置。