JP2009288262A - Polarization conversion element and image display device - Google Patents
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Description
本発明は、光の偏光方向を一方向に揃える偏光変換素子およびこれを用いた画像表示装置に関する。 The present invention relates to a polarization conversion element that aligns the polarization direction of light in one direction and an image display apparatus using the polarization conversion element.
液晶表示素子を用いた画像表示装置の一つとして、液晶プロジェクタ装置が知られている。液晶プロジェクタ装置は、高圧水銀ランプ等の光源から照射される光を液晶表示素子で変調して映像信号に応じた光学像を形成するとともに、その光学像を投射レンズで拡大投影してスクリーン上に表示するように構成されている。このような構成により、液晶プロジェクタ装置は、会議や講義等のプレゼンテーション資料を拡大投影する手段として広く利用されている。 As one of image display devices using liquid crystal display elements, a liquid crystal projector device is known. A liquid crystal projector device modulates light emitted from a light source such as a high-pressure mercury lamp with a liquid crystal display element to form an optical image corresponding to a video signal, and enlarges and projects the optical image with a projection lens on a screen. It is configured to display. With such a configuration, the liquid crystal projector device is widely used as means for enlarging and projecting presentation materials such as conferences and lectures.
このような液晶プロジェクタ装置において、一般に、光源からの照射光は、S偏光成分とP偏光成分とを含んでいる。その一方で、液晶表示素子を利用した光学像の投写に必要な光は、S偏光またはP偏光のいずれか一方の偏光成分のみである。このことから、液晶プロジェクタ装置は、光源と液晶表示素子との間の光学系光路上に、光の偏光方向を一方向に揃える偏光変換素子を備えており、これにより効率よく光のエネルギーを使用することを可能にしている。 In such a liquid crystal projector device, generally, the irradiation light from the light source includes an S-polarized component and a P-polarized component. On the other hand, the light necessary for the projection of the optical image using the liquid crystal display element is only the polarization component of either S-polarized light or P-polarized light. Therefore, the liquid crystal projector device is equipped with a polarization conversion element that aligns the polarization direction of light in one direction on the optical path between the light source and the liquid crystal display element, thereby efficiently using light energy. It is possible to do.
偏光変換素子としては、例えば図8に示すように、レンズアレイ51を経た光を選択的に透過させるための遮光板52と、この遮光板52に沿うように偏光ビームスプリッタ53aが形成された領域部分と反射膜53bが形成された領域部分とが交互に並設された偏光パネル53と、各領域部分のいずれか一方の光出射側のみに配された位相差板(例えば、1/2波長板。)54と、を備えて構成されたものが知られている。このような構成の偏光変換素子では、偏光パネル53に入射した光のうち、所定の偏光成分(例えば、P偏光成分。)の偏光光は偏光ビームスプリッタ53aをそのまま透過し、これに直交する偏光成分(例えば、S偏光成分。)の偏光光は偏光ビームスプリッタ53aで反射される。また、偏光ビームスプリッタ53aで反射された偏光成分(例えば、S偏光成分。)の偏光光は、その隣の領域における反射膜53bで出射方向に反射される。そして、偏光ビームスプリッタ53aを透過した光または反射膜53bで反射された光のうちのいずれか一方は、位相差板54によって、直交する偏光成分の偏光光に変換される(例えば、偏光ビームスプリッタ53aを透過したP偏光成分の偏光光がS偏光成分の偏光光に変換される。)。したがって、偏光変換素子から出射される光は、その偏光方向が一方向に揃ったもの(例えば、全てS偏光成分の偏光光。)となる。
As the polarization conversion element, for example, as shown in FIG. 8, a
ところで、液晶プロジェクタ装置では、装置小型化や高輝度化等の要求に応じるべく、光密度が増加する傾向にある。そのため、液晶プロジェクタ装置を構成する光学部品、特に光の偏光状態を揃えるために使用される偏光変換素子には、耐光性や耐熱性等に優れていることが求められる。
偏光変換素子の構成要素の一つである位相差板54には、通常、ポリカーボネートフィルムが使用される。ただし、ポリカーボネートフィルムでは、耐熱性、耐光性、耐久性等の点で難がある。
このことから、偏光変換素子を構成する位相差板54については、無機材料である水晶を用いて形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
By the way, in the liquid crystal projector device, the light density tends to increase in order to meet the demands for downsizing the device and increasing the brightness. Therefore, an optical component constituting the liquid crystal projector device, particularly a polarization conversion element used for aligning the polarization state of light, is required to have excellent light resistance and heat resistance.
A polycarbonate film is usually used for the
For this reason, it has been proposed that the
しかしながら、位相差板54が水晶からなる偏光変換素子は、ポリカーボネートフィルムを利用したものより長寿命であるが、やはりある一定の期間の経過後に劣化が生じることが確認されている。劣化の現象としては、位相差板54と偏光パネル53との接着面が光や熱等の影響によって剥がれてくる、というものである。さらに詳しくは、位相差板54と偏光パネル53とは、例えば紫外線硬化型接着剤を用いてその全面が接着されるが、例えばそれぞれの熱膨張率の相違に起因して、照明系からの光の強度がパネル外周部と比較して強いパネル中央近傍部分にて剥がれが生じ、これが徐々にその周辺に広がるというものである。
このような偏光変換素子における劣化は、スクリーン上に表示する画像品質に悪影響を及ぼすため、その発生を回避すべきである。
However, the polarization conversion element in which the
Such deterioration in the polarization conversion element adversely affects the image quality displayed on the screen and should be avoided.
そこで、本発明は、ある一定の期間の経過後であっても、偏光パネルに対する位相差板の固着箇所が剥がれる等の劣化が生じることのない、偏光変換素子および画像表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a polarization conversion element and an image display device that do not cause deterioration such as peeling off of a fixing portion of a retardation plate with respect to a polarizing panel even after a certain period of time has elapsed. Objective.
本発明は、上記目的を達成するために案出された偏光変換素子で、所定偏光成分の第1偏光光を透過させ当該所定偏光成分に直交する偏光成分の第2偏光光を反射させる偏光ビームスプリッタが形成された第1の短冊状領域部分と、前記偏光ビームスプリッタで反射された第2偏光光を反射させる反射膜が形成された第2の短冊状領域部分とが、所定間隔で並設されてなる偏光パネルと、前記第1の短冊状領域部分と前記第2の短冊状領域部分とのいずれか一方の光出射側に配されて前記偏光パネルからの出射光の偏光方向を変換する位相差板と、前記偏光パネルにおける光透過有効機能領域とその周囲に位置する非光透過領域とのうち、当該非光透過領域のみに配されて、当該偏光パネルに対する前記位相差板の固着を行う接合剤とを備えるものである。 The present invention is a polarization conversion element devised to achieve the above object, and a polarized beam that transmits first polarized light of a predetermined polarization component and reflects second polarized light of a polarization component orthogonal to the predetermined polarization component A first strip-shaped region portion on which a splitter is formed and a second strip-shaped region portion on which a reflective film that reflects the second polarized light reflected by the polarizing beam splitter is arranged in parallel at a predetermined interval. The polarizing panel is arranged on one of the light exit sides of the first strip-shaped region portion and the second strip-shaped region portion, and converts the polarization direction of the light emitted from the polarizing panel. Out of the retardation plate and the light transmission effective functional region in the polarizing panel and the non-light transmission region located around the retardation plate, the retardation plate is disposed only in the non-light transmission region, and the retardation plate is fixed to the polarization panel. With bonding agent to perform It is intended.
上記構成の偏光変換素子では、偏光パネルに対する位相差板の固着を、非光透過領域のみに配された接合剤が行うようになっている。すなわち、光透過有効機能領域では、接合剤による固着を行わない。ここで、「固着」とは、一定の場所に留まって動かないように固定することをいう。また、ここでいう「接合剤」は、固着のために部材間に介在するものであり、具体的には接着剤または粘着剤がこれに該当する。また、「光透過有効機能領域」とは、光が透過することで画像表示のために有効に機能する領域のことをいい、「非光透過領域」とは、光透過有効機能領域の外周側を囲うように配された領域で、画像表示のためには機能せず光を透過させない領域のことをいう。
このように、偏光パネルと位相差板との固着を非光透過領域のみで行えば、光透過有効機能領域内にて接合剤の剥がれが生じてしまうことはない。しかも、光透過有効機能領域内での固着がされている場合のように偏光パネルまたは位相差板に生じる撓みをそれぞれが互いに規制し合ってしまうことがないので、それぞれの熱膨張量に相違があっても当該撓みによって吸収され得るようになり、その悪影響が非光透過領域における接合剤の固着箇所に及んでしまうこともない。
In the polarization conversion element having the above configuration, the phase difference plate is fixed to the polarizing panel by a bonding agent disposed only in the non-light transmission region. That is, in the light transmission effective functional region, the fixing with the bonding agent is not performed. Here, “fixing” means fixing so as not to move while staying at a certain place. Further, the “bonding agent” here is interposed between members for fixing, and specifically, an adhesive or a pressure-sensitive adhesive corresponds to this. The “light transmission effective function area” means an area that functions effectively for image display by transmitting light, and the “non-light transmission area” means the outer peripheral side of the light transmission effective function area. Is a region that does not function for image display and does not transmit light.
As described above, when the polarizing panel and the retardation plate are fixed only in the non-light transmission region, the bonding agent does not peel off in the light transmission effective functional region. In addition, unlike the case where the light transmission effective functional area is fixed, the bending that occurs in the polarizing panel or the phase difference plate does not restrict each other, so there is a difference in the amount of thermal expansion. Even if it exists, it comes to be able to be absorbed by the said bending, and the bad influence does not reach to the adhering location of the bonding agent in a non-light transmissive area.
本発明によれば、光の偏光方向を一方向に揃える偏光変換素子において、光透過有効機能領域内、特に光強度が最も強くなる光透過有効機能領域の央部近傍には、偏光パネルと位相差板との固着を行う接合剤が存在しないので、当該接合剤の剥がれが生じてしまうことがない。すなわち、ある一定の期間の経過後であっても、偏光パネルに対する位相差板の固着箇所が剥がれる等の劣化が生じるおそれがない。したがって、当該偏光変換素子を用いて画像表示を行えば、良好な画像品質を維持確保することが実現可能となる。
しかも、本発明では、非光透過領域のみに配された接合剤が偏光パネルと位相差板との固着を行うので、当該位相差板の全面に塗布する場合に比べて当該接合剤の使用量が少量で済み、これにより製造コストの低下が図れることも期待できる。
According to the present invention, in the polarization conversion element that aligns the polarization direction of light in one direction, the polarizing panel is positioned in the light transmission effective function region, particularly in the vicinity of the central portion of the light transmission effective function region where the light intensity is the strongest. Since there is no bonding agent for fixing to the phase difference plate, the bonding agent does not peel off. That is, even after a certain period of time has passed, there is no possibility that deterioration such as peeling off of the fixing portion of the retardation film with respect to the polarizing panel will occur. Therefore, if image display is performed using the polarization conversion element, it is possible to maintain and ensure good image quality.
Moreover, in the present invention, since the bonding agent disposed only in the non-light-transmitting region fixes the polarizing panel and the retardation plate, the amount of the bonding agent used compared to the case where the entire surface of the retardation plate is applied. Therefore, it can be expected that the manufacturing cost can be reduced.
以下、図面に基づき本発明に係る偏光変換素子および画像表示装置について説明する。 Hereinafter, a polarization conversion element and an image display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本発明に係る画像表示装置の概略構成について、液晶プロジェクタ装置を例に挙げて説明する。液晶プロジェクタ装置としては、R(赤)色、G(緑)色およびB(青)色のそれぞれに対応する液晶パネルを備えた、いわゆる三板式のものが広く知られている。 First, a schematic configuration of an image display device according to the present invention will be described by taking a liquid crystal projector device as an example. As the liquid crystal projector apparatus, a so-called three-plate type apparatus having a liquid crystal panel corresponding to each of R (red) color, G (green) color, and B (blue) color is widely known.
図1は、三板式の液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す模式図である。図例は、透過型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示している。
図例のように、液晶プロジェクタ装置では、光源1から出射される光が、赤外線や紫外線をカットするフィルタ2、第1フライアイレンズ3、第2フライアイレンズ4、偏光変換素子5および集光レンズ6を経た後に、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラー7によってRGBの各色成分光に分離され、必要に応じて紫外線を吸収するフィルタ8、全反射ミラー9、コンデンサー・レンズ10、リレーレンズ11等を利用しつつ、RGBの各色に対応して設けられた液晶パネル13R,13G,13Bに入射される。各液晶パネル13R,13G,13Bには、それぞれに付随して、入射側偏光板12、光学補償板対14および出射側偏光板15が設けられており、入射側偏光板12を透過した各色成分光が各液晶パネル13R,13G,13Bへ入射し、各液晶パネル13R,13G,13Bにて光変調された各色成分光が光学補償板対14および出射側偏光板15を透過するようになっている。そして、各液晶パネル13R,13G,13Bにて映像信号に応じた光変調が行われた後に、光変調された各色成分光が必要に応じて1/2波長フィルム16を経てダイクロイック・プリズム17によって合成されて、投写レンズ18によって拡大投影される。このようにして、液晶プロジェクタ装置では、スクリーン上へのカラー画像の表示を行うようになっている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of a three-plate liquid crystal projector apparatus. The figure shows a schematic configuration example of a liquid crystal projector device using a transmissive liquid crystal panel.
As shown in the figure, in the liquid crystal projector device, the light emitted from the light source 1 is a
図2は、三板式の液晶プロジェクタ装置の他の概略構成例を示す模式図である。図例は、反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示している。
図例の液晶プロジェクタ装置においても、透過型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタ装置の場合(図1参照)と同様に、光源1から出射される光が、フィルタ2、第1フライアイレンズ3、第2フライアイレンズ4、偏光変換素子5および集光レンズ6を経た後に、ダイクロイック・ミラー7によってRGBの各色成分光に分離される。そして、各色成分光が、必要に応じて全反射ミラー9や偏光ビームスプリッタ(PBS)19等を利用しつつ、RGBの各色に対応して設けられた液晶パネル20R,20G,20Bに入射される。その後、各液晶パネル20R,20G,20Bにて映像信号に応じた光変調が行われ、光変調された各色成分光がダイクロイック・プリズム27によって合成されて、投写レンズ18によって拡大投影される。このようにして、液晶プロジェクタ装置では、スクリーン上へのカラー画像の表示を行うようになっている。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating another schematic configuration example of a three-plate liquid crystal projector apparatus. The figure shows a schematic configuration example of a liquid crystal projector device using a reflective liquid crystal panel.
Also in the liquid crystal projector device of the example, as in the case of the liquid crystal projector device using the transmissive liquid crystal panel (see FIG. 1), the light emitted from the light source 1 is filtered, the first fly-
次に、以上のような構成の液晶プロジェクタ装置で用いられる偏光変換素子5について、詳しく説明する。
Next, the
先ず、偏光変換素子5の基本的な構成について説明する。
図3は、本発明に係る偏光変換素子の概略構成例を示す側断面図である。
図例のように、偏光変換素子5は、偏光パネル31と、位相差板32と、接合剤33と、反射防止膜34と、を備えて構成されている。
First, a basic configuration of the
FIG. 3 is a side sectional view showing a schematic configuration example of the polarization conversion element according to the present invention.
As shown in the figure, the
偏光パネル31は、偏光ビームスプリッタ31aが透明部材31bに挟み込まれてなる第1の短冊状領域部分31cと、反射膜31dが透明部材31eに挟み込まれてなる第2の短冊状領域部分31fとが、所定間隔で並設されてなるものである。
第1の短冊状領域部分31cにおける偏光ビームスプリッタ31aは、光軸方向に対して略45°の角度をなすように配されている。そして、所定偏光成分(例えば、P偏光成分。)の第1偏光光をそのまま透過させるが、当該所定偏光成分に直交する偏光成分(例えば、S偏光成分。)の第2偏光光を反射するようになっている。
一方、第2の短冊状領域部分31fにおける反射膜31dは、偏光ビームスプリッタ31aと同じく、光軸方向に対して略45°の角度をなすように配されている。そして、偏光ビームスプリッタ31aで反射された第2偏光光を反射するようになっている。
透明部材31b,31eとしては、例えばガラス材を用いることが考えられる。
なお、図例のように、偏光パネル31では、パネル中心部分を挟んで偏光ビームスプリッタ31aおよび反射膜31dの傾斜方向が対称となるように、第1および第2の短冊状領域部分31c,31fのそれぞれが配設されているものとする。
The
The polarization beam splitter 31a in the first strip-shaped
On the other hand, the reflective film 31d in the second strip-shaped
As the
As shown in the figure, in the
位相差板32は、無機材料である水晶を用いて短冊形状の平板状に形成されたもので、第1および第2の短冊状領域部分31c,31fのいずれか一方の光出射側に配されて、偏光パネル31からの出射光の偏光方向を変換するものである。具体的には、図例のように、第1の短冊状領域部分31cの光出射側に配されて1/2波長板として機能することにより、当該第1の短冊状領域部分31cを透過してきた偏光成分(例えば、P偏光成分。)の第1偏光光を、これと直交する偏光成分(例えば、S偏光成分。)の第2偏光光に変換するようになっている。
なお、位相差板32は、複数枚の水晶板の貼り合わせ構造からなるものであっても構わない。
The
The
接合剤33は、偏光パネル31と位相差板32との固着を行うものである。ただし、接合剤33は、詳細を後述する箇所でのみ、偏光パネル31に対する位相差板32の固着を行うようになっている。
ここで、「固着」とは、一定の場所に留まって動かないように固定することをいう。また、ここでいう「接合剤」は、固着のために部材間に介在するものであり、具体的には接着剤または粘着剤がこれに該当する。
なお、接合剤33の種類は、特に限定されるものではなく、様々な接着剤または粘着剤を使用することが可能であるが、耐衝撃性に優れた柔らかめのもので、耐熱性にも優れたものを用いることが好ましい。
The bonding agent 33 fixes the
Here, “fixing” means fixing so as not to move while staying at a certain place. Further, the “bonding agent” here is interposed between members for fixing, and specifically, an adhesive or a pressure-sensitive adhesive corresponds to this.
The type of the bonding agent 33 is not particularly limited, and various adhesives or pressure-sensitive adhesives can be used. However, the bonding agent 33 is soft and excellent in impact resistance, and is also resistant to heat. It is preferable to use an excellent one.
反射防止膜34は、例えば蒸着やスパッタ等によるAR(アンチリフレクション)コーティングからなるもので、表面反射を防止するために、偏光パネル31における光出射面並びに位相差板32における光入射面および光出射面のそれぞれに施されるものである。
The
なお、偏光変換素子5には、必要に応じて、偏光パネル31における光入射面側に、光を選択的に透過させるための遮光板(ただし不図示)が設けられていてもよい。
The
このような構成の偏光変換素子5では、偏光パネル31に入射した光のうち、所定の偏光成分であるP偏光成分の偏光光は偏光ビームスプリッタ31aをそのまま透過し、これに直交する偏光成分であるS偏光成分の偏光光は偏光ビームスプリッタ31aで反射される。また、偏光ビームスプリッタ31aで反射されたS偏光成分の偏光光は、その隣の領域における反射膜31dで出射方向に反射される。そして、偏光ビームスプリッタ31aを透過した光は、位相差板32によって、P偏光成分の偏光光がS偏光成分の偏光光に変換される。したがって、偏光変換素子5から出射される光は、全てS偏光成分の偏光光となり、その偏光方向が一方向に揃ったものとなる。
なお、ここでは、全てS偏光成分の偏光光に揃える場合を例に挙げているが、全てP偏光成分の偏光光に揃えるように構成することも可能であることは勿論である。
In the
Here, the case where all the light is aligned with the polarized light of the S-polarized component is taken as an example, but it is of course possible to configure it so that all the light is aligned with the polarized light of the P-polarized component.
続いて、偏光変換素子5の平面構成について説明する。
図4は、偏光変換素子の基本的な平面構成例の概要を示す平面図である。
図例のように、偏光変換素子5における偏光パネル31のパネル面上には、光透過有効機能領域35と、非光透過領域36と、が形成されている。
Next, the planar configuration of the
FIG. 4 is a plan view showing an outline of a basic planar configuration example of the polarization conversion element.
As shown in the figure, a light transmission
光透過有効機能領域35は、光が透過することで画像表示のために有効に機能する領域であり、具体的には偏光パネル31のパネル面上の中央近傍領域を含む矩形領域がこれに相当する。
The light transmission
また、非光透過領域36は、光透過有効機能領域35の外周側を囲うように配された領域で、画像表示のためには機能せず光を透過させない領域である。この非光透過領域36を利用して、偏光変換素子5は、その支持固定等が行われるようになっている。
Further, the
そして、偏光パネル31のパネル面上には、第1および第2の短冊状領域部分31c,31fのいずれか一方、具体的には偏光ビームスプリッタ31aが配されている第1の短冊状領域部分31cのそれぞれに対応するように、短冊形状の位相差板32が配されている。この位相差板32は、短冊形状の長手方向における両端縁が光透過有効機能領域35から突出して非光透過領域36に位置するように、その平面形状が形成されている。
Then, on the panel surface of the
ところで、偏光パネル31のパネル面上への位相差板32の固着については、以下に述べるような問題点が存在する。
By the way, there are problems as described below regarding the fixing of the
偏光パネル31のパネル面上に対する位相差板32の固着は、例えば、紫外線硬化型接着剤を用いて、その全面を接着することによって行うことが考えられる。
しかしながら、紫外線硬化型接着剤による全面接着では、液晶プロジェクタ装置内の送風ダクトを塞ぎ、故意に偏光変換素子5に対する冷却を止めた状態でエージングを行った場合に、偏光パネル31と位相差板32との間で接着箇所の剥がれが生じることが分かった。
図5は、パネル面上における剥がれの発生およびその進行の様子の具体例を示す説明図である。
図5(a)に示すように、偏光パネル31と位相差板32とが剥れ始めるのは、光透過有効機能領域35の中心近傍部分の上部側である(図中A部参照。)。これは、光透過有効機能領域35へ入射する光が図5(b)に示すような光強度プロファイルを有していることから、光透過有効機能領域35の中心近傍部分の上部側が最も温度が高くなるためと考えられる。そして、中心近傍部分に剥がれが生じると、その剥れは経時的に進行し、図5(c)に示すように、徐々に外側の箇所にも広がっていく。
その一方で、位相差板32自体については、例えば複数枚の水晶板の貼り合わせてなる場合であっても、水晶板同士の間での剥がれは生じない。また、偏光パネル31においても、透明部材31b,31e同士の間での剥がれは生じない。
したがって、偏光パネル31と位相差板32との間に剥がれが生じる原因は、それぞれの形成部材の熱膨張率の差に因るものと推測される。例えば、偏光パネル31における透明部材31b,31eの形成材料の一例である白板ガラスの熱膨張率は、その代表的なものであるB270相当品で、96×10-7/℃である。これに対して、位相差板32の形成材料である水晶の熱膨張率は、79.9×10-7/℃(軸に平行)、133.7×10-7/℃(軸に垂直)である。つまり、光透過有効機能領域35内の高温になる箇所では、このような熱膨張率の相違に起因して熱膨張量の差が生じるため、これにより偏光パネル31と位相差板32との間に剥がれが生じるものと考えられる。また、また、光の強度が最も強くなるのは中心近傍部分であるが、温められた空気は上昇するので、結果的に中心より少し上の部分において最も温度が高くなり、その箇所にて最初に剥れが発生すると考えられる。特に、光透過有効機能領域35内の中心近傍部分については、偏光パネル31が左右対称に構成され、第1の短冊状領域部分31c同士が隣接しており、これに対応して二つの位相差板32が隣接して配されているため、各位相差板32が互いに圧迫し合うことで、より一層剥がれが生じ易くなっているものと考えられる。
It is conceivable that the
However, when the entire surface is bonded with the ultraviolet curable adhesive, the
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the occurrence of peeling on the panel surface and the progress of the peeling.
As shown in FIG. 5A, the
On the other hand, the
Therefore, it is estimated that the cause of peeling between the
このような剥がれの問題を解決するためには、接着剤の種類を変更して対応することが考えられる。具体的には、一般的な紫外線硬化型接着剤に代わるものとして、イ)アクリル系の接着剤で短波長側の透過率を上げたもの、ロ)アクリル系の接着剤で耐熱試験において200℃まで耐えられるもの、ハ)シリコン系の接着剤で耐熱温度が200℃以上のもの、のいずれかを用いることが考えられる。イ)の接着剤は、近年ブルーレイディスク用途に利用されているもので、一般的なアクリル系の接着剤に比べて短波長側の透過率を良くするように改良されている。これは、短波長の光は長波長の光よりもエネルギーが高く、吸収するとより劣化が進むため、透過率をあげて、接着剤でのエネルギー吸収を抑制することを目的として使用するものである。また、ロ)およびハ)の接着剤は、耐熱性に優れていることから、熱的には効果があるものと予測される。
ところが、例えば、紫外線硬化型接着剤に代わってイ)の接着剤を用いた場合であっても、ある一定の期間のエージングをすると、光透過有効機能領域35内の中心近傍部分の上部側から劣化(剥がれ)が生じることが確認された。ロ)の接着剤を用いた場合には、イ)の接着剤より硬化時の収縮率が大きく、また接着剤自体の硬度が高いため、結果的にイ)の接着剤よりも早い時間で劣化が発生することが確認された。また、ハ)の接着剤は、シリコン系であるため、アクリル系のものよりも耐熱性には優れているが、熱硬化型で2液タイプであり、アクリル系の光硬化タイプと比較して取り扱いが困難で手間が掛かるようになる。さらには、粘度が高いため、接着剤中の気泡を除去するのが難しく製造歩留まりが悪くなり、また接着剤自体の価格もアクリル系と比較すると高価なため、結果的に製品コストの上昇を招いてしまうおそれがある。
In order to solve such a peeling problem, it is conceivable to change the type of adhesive. Specifically, as an alternative to a general UV curable adhesive, a) an acrylic adhesive with increased transmittance on the short wavelength side, and b) an acrylic adhesive at 200 ° C. in a heat resistance test. It is conceivable to use any one of those that can withstand up to, and c) silicon-based adhesives that have a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher. The adhesive (a) has recently been used for Blu-ray Disc applications and has been improved so as to improve the transmittance on the short wavelength side as compared with general acrylic adhesives. This is because the short wavelength light has higher energy than the long wavelength light, and the deterioration proceeds more when it is absorbed. Therefore, the light is used for the purpose of increasing the transmittance and suppressing the energy absorption in the adhesive. . In addition, the adhesives b) and c) are expected to be thermally effective since they are excellent in heat resistance.
However, for example, even when the adhesive (a) is used in place of the ultraviolet curable adhesive, if the aging is performed for a certain period, the upper part of the light transmission effective
また、上述したように、剥がれが生じ易くなる要因の一つとしては、二つの位相差板32が隣接して配されて、これらが互いに圧迫し合うことが挙げられる。したがって、剥がれの発生を抑制するためには、各位相差板32が互いに圧迫し合わないように、これらを配置することも考えられる。
図6は、隣接する位相差板同士の間に隙間を設けて配置した場合の具体例を示す説明図である。
図6(a)に示すように、光透過有効機能領域35内の中心近傍部分において隣接する位相差板32同士の間に、例えば0.1〜0.3mm程度の隙間を設けて(図中B部参照。)、各位相差板32を配置してその全面を接着すれば、当該各位相差板32が熱で膨張しても、それぞれが互いに圧迫し合うのを回避することができるようになる。
しかしながら、各位相差板32の間に隙間を確保しても、最初に剥がれが生じるまでの時間は当該隙間がない場合に比べて延ばすことはできるが、ある一定の期間のエージングをすると、図6(b)に示すように、やはり劣化(剥がれ)が生じてしまうことが確認された。
また、隙間部分については、出射光の偏光方向が一方向に揃わないことになってしまうので、その分だけ出射光のエネルギーが減少して、明るさが3%程度暗くなってしまうことになり、明るさ重視の液晶プロジェクタ装置に適用するには好ましいとは言えない。
In addition, as described above, one of the factors that cause peeling easily is that the two
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a specific example in the case where a gap is provided between adjacent retardation plates.
As shown in FIG. 6A, a gap of, for example, about 0.1 to 0.3 mm is provided between the
However, even if a gap is secured between the
Moreover, since the polarization direction of the emitted light is not aligned in one direction at the gap portion, the energy of the emitted light is reduced by that amount, and the brightness becomes darker by about 3%. Therefore, it cannot be said that it is preferable for application to a liquid crystal projector device that emphasizes brightness.
これらのことを鑑み、本実施形態で例に挙げて説明する偏光変換素子5は、偏光パネル31と位相差板32とを固着させる際の問題、すなわち経時的な劣化(剥がれ)の発生という問題を解消すべく、以下に述べるよう特徴的な平面構成を備えている。
In view of these matters, the
図7は、本発明に係る偏光変換素子の特徴的な平面構成例の概要を示す平面図である。
図例のように、偏光変換素子5における偏光パネル31のパネル面上では、当該偏光パネル31に対する位相差板32の固着が、非光透過領域36のみで行われている。すなわち、偏光パネル31と位相差板32との固着を行う接合剤33が、非光透過領域36のみに配されており、光透過有効機能領域35内には全く配されていない。
FIG. 7 is a plan view showing an outline of a characteristic planar configuration example of the polarization conversion element according to the present invention.
As illustrated, on the panel surface of the
以上のような平面構成を備えた偏光変換素子5では、偏光パネル31に対する位相差板32の固着を、非光透過領域36のみに配された接合剤33が行うようになっている。そのため、例えばある一定の期間のエージングを行った後であっても、光透過有効機能領域35内にて接合剤33の剥がれが生じてしまうことはない。光透過有効機能領域35内では、接合剤33による固着を行っていないからである。しかも、光透過有効機能領域35内での固着がされている場合のように偏光パネル31または位相差板32に生じる撓みをそれぞれが互いに規制し合ってしまうことがないので、それぞれの熱膨張量に相違があっても当該撓みによって吸収され得るようになり、その悪影響が非光透過領域36における接合剤33の固着箇所に及んでしまうこともない。
In the
つまり、本実施形態における偏光変換素子5によれば、光透過有効機能領域35内、特に光強度が最も強くなる光透過有効機能領域35の中央近傍部分とその周辺領域には、偏光パネル31と位相差板32との固着を行う接合剤33が存在しないので、当該接合剤33の剥がれが生じてしまうことがない。すなわち、ある一定の期間の経過後であっても、偏光パネル31に対する位相差板32の固着箇所が剥がれる等の劣化が生じるおそれがない。したがって、当該偏光変換素子5を用いて画像表示を行えば、良好な画像品質を維持確保することが実現可能となる。
しかも、本実施形態における偏光変換素子5では、非光透過領域36のみに配された接合剤33が偏光パネル31と位相差板32との固着を行うので、当該位相差板32の全面に塗布する場合に比べて当該接合剤33の使用量が少量で済み、これにより製造コストの低下が図れることも期待できる。
That is, according to the
In addition, in the
また、本実施形態における偏光変換素子5では、接合剤33が非光透過領域36のみに配され、光透過有効機能領域35内には存在しないようになっている。そのため、偏光パネル31と位相差板32との間には、空気層が介在することになる。
このことから、本実施形態における偏光変換素子5は、偏光パネル31における光出射面並びに位相差板32における光入射面および光出射面のそれぞれに、反射防止膜34がコーティングされているのである。つまり、固着箇所の剥がれ等といった劣化が生じるのを回避しつつ、反射防止膜34を利用することで偏光パネル31および位相差板32の界面での光の反射を防止して、当該界面における光の透過率を向上させ、これにより光源1からの光を効率よく透過させることを可能にしている。したがって、明るさ重視の液晶プロジェクタ装置に適用して非常に好適なものとなる。
In the
Therefore, in the
また、本実施形態における偏光変換素子5では、光透過有効機能領域35の央部近傍にて二つの位相差板32が隣接して配されているが、当該光透過有効機能領域35内には接合剤33が存在しないため、各位相差板32が互いに圧迫し合うのが抑制されることになる。これは、互いに接する二つの位相差板32において、熱膨張により応力が発生しても、その応力が、位相差板32自体における自由度、すなわち位相差板32に生じる撓みによって吸収されることによる。
したがって、偏光パネル31が左右対称に構成され、光透過有効機能領域35内の中心近傍部分において第1の短冊状領域部分31c同士が隣接している場合であっても、これらに対応する二つの位相差板32の間に隙間を設ける必要がない。つまり、当該隙間による出射光のエネルギー減少(明るさ減少)を招くことがないので、偏光パネル31が左右対称に構成されたものに適用して非常に好適である。
Further, in the
Therefore, even if the
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではない。 In addition, although this embodiment demonstrated the suitable Example of this invention, this invention is not limited to the content.
例えば、本実施形態では、接合剤33を用いて偏光パネル31と位相差板32との固着を行うことで、簡素な構成により確実な固着を実現した場合を例に挙げて説明したが、非光透過領域36のみを利用するものであれば、他の固定手段を用いて偏光パネル31と位相差板32との固定を行っても構わない。他の固定手段としては、例えばネジやクリップ等の締結具を利用したものが挙げられる。
For example, in the present embodiment, the case where reliable fixing is realized with a simple configuration by fixing the
また、本実施形態では、偏光パネル31および位相差板32に反射防止膜34がコーティングされている場合を例に挙げたが、光の利用効率の低下を許容できれば、当該反射防止膜34は必須の構成ではない。
In this embodiment, the case where the
さらに、本実施形態では、偏光パネル31が左右対称に構成され光透過有効機能領域35内の中心近傍部分において二つの位相差板32が隣接する場合を例に挙げたが、偏光パネル31が左右対称ではない構成の場合、すなわち偏光パネル31における偏光ビームスプリッタ31aおよび反射膜31dが全て同一方向に傾斜している構成に対しても、全く同様に本発明を適用することは可能である。
Furthermore, in the present embodiment, the
さらにまた、本実施形態では、画像表示装置として液晶プロジェクタ装置を例に挙げて説明したが、光の偏光方向を一方向に揃える偏光変換素子を備えて構成されたものであれば、他の画像表示装置であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。 Furthermore, in the present embodiment, the liquid crystal projector device has been described as an example of the image display device. However, any other image may be used as long as the image display device includes a polarization conversion element that aligns the polarization direction of light in one direction. The present invention can be applied to the display device in exactly the same manner.
このように、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。 Thus, the present invention can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.
1…光源、5…変更変換素子、13B,13G,13R,20B,20G,20R…液晶パネル、31…偏光パネル、31a…偏光ビームスプリッタ、31c…第1の短冊状領域部分、31d…反射膜、31f…第2の短冊状領域部分、32…位相差板、33…接合剤、34…反射防止膜、35…光透過有効機能領域、36…非光透過領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 5 ... Change conversion element, 13B, 13G, 13R, 20B, 20G, 20R ... Liquid crystal panel, 31 ... Polarizing panel, 31a ... Polarizing beam splitter, 31c ... 1st strip-shaped area | region part, 31d ... Reflective film , 31f: second strip-shaped region portion, 32: retardation plate, 33: bonding agent, 34: antireflection film, 35: light transmission effective functional region, 36: non-light transmission region
Claims (5)
前記第1の短冊状領域部分と前記第2の短冊状領域部分とのいずれか一方の光出射側に配されて前記偏光パネルからの出射光の偏光方向を変換する位相差板と、
前記偏光パネルにおける光透過有効機能領域とその周囲に位置する非光透過領域とのうち、当該非光透過領域のみに配されて、当該偏光パネルに対する前記位相差板の固着を行う接合剤と
を備える偏光変換素子。 A first strip-shaped region portion formed with a polarizing beam splitter that transmits the first polarized light of a predetermined polarization component and reflects the second polarized light of a polarization component orthogonal to the predetermined polarization component, and is reflected by the polarization beam splitter A polarizing panel in which a second strip-shaped region portion on which a reflective film that reflects the second polarized light is formed is arranged in parallel at a predetermined interval;
A phase difference plate that is arranged on one of the light exit sides of the first strip-shaped region portion and the second strip-shaped region portion and converts the polarization direction of the light emitted from the polarizing panel;
A bonding agent that is disposed only in the non-light transmissive region among the light transmissive effective functional region in the polarizing panel and the non-light transmissive region positioned around the functional region, and that bonds the retardation plate to the polarizing panel; A polarization conversion element provided.
を備える請求項1記載の偏光変換素子。 The polarization conversion element according to claim 1, further comprising: an antireflection film coated on each of a light emitting surface of the polarizing panel and a light incident surface and a light emitting surface of the retardation plate.
請求項1または2記載の偏光変換素子。 The strip-shaped region portion of the polarizing panel is disposed so that the two retardation plates are arranged adjacent to each other in the vicinity of the central portion of the light transmission effective functional region. Polarization conversion element.
前記第1の短冊状領域部分と前記第2の短冊状領域部分とのいずれか一方の光出射側に配されて前記偏光パネルからの出射光の偏光方向を変換する位相差板と、
前記偏光パネルにおける光透過有効機能領域とその周囲に位置する非光透過領域とのうち、当該非光透過領域のみに配されて、当該偏光パネルに対する前記位相差板の固定を行う固定手段と
を備える偏光変換素子。 A first strip-shaped region portion formed with a polarizing beam splitter that transmits the first polarized light of a predetermined polarization component and reflects the second polarized light of a polarization component orthogonal to the predetermined polarization component, and is reflected by the polarization beam splitter A polarizing panel in which a second strip-shaped region portion formed with a reflective film that reflects the second polarized light is arranged in parallel at a predetermined interval;
A phase difference plate that is arranged on one of the light exit sides of the first strip-shaped region portion and the second strip-shaped region portion and converts the polarization direction of the light emitted from the polarizing panel;
A fixing means that is disposed only in the non-light transmission region among the light transmission effective functional region in the polarization panel and the non-light transmission region located in the periphery thereof, and fixes the retardation plate to the polarization panel; A polarization conversion element provided.
前記光源からの照射光の偏光方向を一方向に揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子からの出射光を選択的に透過または反射して光学像を形成する液晶表示素子とを具備し、
前記偏光変換素子は、
前記照射光における所定偏光成分の第1偏光光を透過させ当該所定偏光成分に直交する偏光成分の第2偏光光を反射させる偏光ビームスプリッタが形成された第1の短冊状領域部分と、前記偏光ビームスプリッタで反射された第2偏光光を反射させる反射膜とが形成された第2の短冊状領域部分とが、所定間隔で並設されてなる偏光パネルと、
前記第1の短冊状領域部分と前記第2の短冊状領域部分とのいずれか一方の光出射側に配されて前記偏光パネルからの出射光の偏光方向を変換する位相差板と、
前記偏光パネルにおける光透過有効機能領域とその周囲に位置する非光透過領域とのうち、当該非光透過領域のみに配されて、当該偏光パネルに対する前記位相差板の固着を行う接合剤と
を備える画像表示装置。 A light source that emits light;
A polarization conversion element that aligns the polarization direction of the irradiation light from the light source in one direction;
A liquid crystal display element that selectively transmits or reflects light emitted from the polarization conversion element to form an optical image;
The polarization conversion element is:
A first strip-shaped region portion formed with a polarization beam splitter that transmits first polarized light having a predetermined polarization component in the irradiation light and reflects second polarized light having a polarization component orthogonal to the predetermined polarization component; A polarizing panel in which a second strip-shaped region portion formed with a reflective film that reflects the second polarized light reflected by the beam splitter is arranged in parallel at a predetermined interval;
A phase difference plate that is arranged on one of the light exit sides of the first strip-shaped region portion and the second strip-shaped region portion and converts the polarization direction of the light emitted from the polarizing panel;
A bonding agent that is disposed only in the non-light transmissive region among the light transmissive effective functional region in the polarizing panel and the non-light transmissive region positioned around the functional region, and that bonds the retardation plate to the polarizing panel; An image display device provided.
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