JP2011227415A

JP2011227415A - 液晶プロジェクター用無機偏光板及びそれを用いる液晶プロジェクター

Info

Publication number: JP2011227415A
Application number: JP2010099450A
Authority: JP
Inventors: A Davis Mark; マーク・エイ・ディビス; Yuya Tachiiri; 祐也建入; Tadashi Matsuo; 正松尾; Satoshi Saito; 聡齋藤
Original assignee: Polatechno Co Ltd
Current assignee: Polatechno Co Ltd
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2011-11-10

Abstract

【課題】
従来、無機系ワイヤグリッド偏光板の基板は価格の安いガラス基板が専ら使用されているが、本用途の様に過度の熱負担がかかり、かつクロスニコル間に配置される場合には無機系ワイヤグリッド偏光板の基板の熱歪みによる複屈折により液晶プロジェクターの黒画面投射時に部分的に光漏れが起り、均一な画質が得られないという問題を有していた。
【解決手段】
入射側偏光板、液晶パネル、出射側偏光板よりなる液晶ライトバルブにおいて、液晶パネルと出射側偏光板の間に配置される合成石英、溶融石英または結晶性である水晶を基板とするワイヤグリッド偏光板。
【選択図】図２

Description

本発明は液晶プロジェクター用ワイヤグリッド偏光板及びそれを用いる液晶プロジェクターに関する。

従来から、液晶プロジェクター用偏光板として耐熱性、耐光性の高い染料及びポリエン（いずれも有機系）偏光板が使用されて来た。最近、液晶プロジェクターの高輝度化、小型化により光の収束密度は益々高まり、入射側、出射側に配置される各々1枚の偏光板ではその耐久性において十分とは言えず、複数の偏光板を配して熱と光の負担を軽減する方法が取られて来ている。更に、偏光板に対する負担は益々増大し、その複数の偏光板がいずれも有機系偏光板の場合には若干の延命にはなるものの、根本的に寿命を大幅に延ばすまでには至っていない。

本発明は液晶プロジェクターの入射側、出射側に配置の複数の偏光板において、光源に近い側の偏光板を無機系ワイヤグリッド偏光板として熱と光の負担を大幅に軽減し、共に使用される有機系偏光板の負担を軽減して、複数の偏光板より成る偏光板全体の寿命を大幅に延ばすものである。

従来、無機系ワイヤグリッド偏光板の基板は価格の安いガラス基板が専ら使用されているが、本用途の様に過度の熱負担がかかり、かつクロスニコル間に配置される場合には無機系ワイヤグリッド偏光板の基板の熱歪みによる複屈折により液晶プロジェクターの黒画面投射時に部分的に光漏れが起り、均一な画質が得られないという問題を有していた。

本発明は過度の熱負荷によっても熱歪みによる複屈折を生じない無機系ワイヤグリッド偏光板に関するものである。
熱歪みによって生じる複屈折による位相差はＲ= σΔＴで表わされ（Ｒ：熱歪みによる位相差、σ：光弾性係数、ΔＴ：温度差）、熱歪みによる位相差を軽減する為には光弾性係数の小さい基板を選定する必要がある。

本発明者らは鋭意検討の結果、光弾性係数が小さく、かつ工業的に容易に大面積化が可能な基板として石英基板、特に合成石英、溶融石英を見出し、この基板の上にワイヤグリッド構造を形成し、熱歪みの少ないワイヤグリッド偏光板を発明したものである。

このワイヤグリッド偏光板を入射側、出射側の偏光板とその間に配置された液晶パネルより成る液晶ライトバルブの出射側偏光板と液晶パネルの間に配置した液晶プロジェクターを組み立て、プロジェクターの黒画面投影時の均一性及び長時間連続照射試験での偏光板全体の寿命の延命化を達成した液晶プロジェクターを発明したものである。

Pre-Analyzerがない時 Pre-Analyzer配置の時偏光状態とワイヤグリッド偏光板の透過率（Tp、Ts）、反射率（Rp、Rs）パラメーターの関係

入射側（Polarizer）と出射側（Analyzer）の偏光板とその間に配置される液晶パネルより成る液晶ライトバルブの液晶パネルと出射側偏光板（Analyzer）の間に配置される偏光板は出射側プレ偏光板（Pre-Analyzer）と呼ばれ、出射側偏光板が受ける熱と光の負担を出射側プレ偏光板が予め一部吸収し、出射側偏光板の負担を軽減するものである。特に液晶プロジェクターの黒画面投影時においては出射側偏光板によりその全ての光を遮断する為、出射側偏光板にかかる熱と光の負担は極めて大きい。この出射側プレ偏光板に無機系ワイヤグリッド偏光板を適用し、出射側偏光板の負担を大幅に軽減するのが本発明である。

例として黒画面投影時（液晶パネルON時）の各偏光板の光、熱の負担状況を模式的に図１及び図２に示し、以下説明する。
図１の出射側プレ偏光板がない時は、出射側偏光板への負担が過度にかかり、出射側偏光板の退色劣化や焼け焦げ（バーニング）劣化を引き起し、液晶プロジェクター全体の製品寿命の律速となっている。

図２の出射側プレ偏光板配置の時は、予め出射側プレ偏光板により大部分の光、熱が吸収され、出射側偏光板の寿命は大幅に延び、液晶プロジェクターの製品寿命も大幅に向上する。

出射側プレ偏光板に使用される無機系ワイヤグリッド偏光板は、負担が大きくなったとしても光、熱による劣化の危険性は極めて小さくなるが、無機系といえどもワイヤグリッド偏光板が高温に暴露される事には変わりはなく、先に説明の熱歪みに基づく基板の位相差による黒画面投影時の画質の均一性低下を引き起す問題が発生した。

本発明はワイヤグリッド偏光板の基板として熱歪みによる位相差の生じにくい合成石英、溶融石英を採用し、耐久性が高く、かつ黒画面投影時に均一な画質を得られる液晶プロジェクター用偏光板及びそれを用いた液晶プロジェクターを発明したものである。

次に本発明のワイヤグリッド偏光板を詳細に説明する。
ワイヤグリッド偏光板の構造は一般的には誘電体透明基板上に適用する光の波長の1/3〜1/5以下のピッチで導電体のリブを形成することによって形成されるものである。その加工性の容易なこと及び価格が安価である事よりも最もポピュラーなものとして誘電体透明基板はガラス基板であり、導電体リブとしてはアルミニウムが使用されたものとしてMoxtek社の反射型ProFlux（登録商標）が最も良く知られている。（特表２００３−５０２７０８）
ただ本件特許の液晶プロジェクター用出射側プレ偏光板として使用する場合には、遮光された光が反射される反射型ワイヤグリッド偏光板では液晶パネルに戻された反射光によりゴースト像が形成される為、この用途には反射型ワイヤグリッド偏光板は適さず、遮光された光の大部分が吸収される吸収型ワイヤグリッド偏光板が適用される。このタイプのワイヤグリッド偏光板は上記構造説明の導電体リブ構造部に光の吸収能力のある吸収層を設ける事によって形成される。

本特許の吸収型ワイヤグリッド偏光板はその透明基板を合成石英または溶融石英としてUS2008-0278811A1、US2008-0055723A1、US2008/0316599A1等の方法に準じて形成される。
具体的に液晶プロジェクターの出射側プレ偏光板として作製した吸収型ワイヤグリッド偏光板の光学特性とそれを液晶プロジェクターに実装した性能評価を詳しく説明する。

溶融石英を基板としてUS2008-0278811A1の記載に準じた方法で次の光学性能の吸収型ワイヤグリッド偏光板を作製した。
S-1；Tp = 95.43％、Ts = 39.14％、Rp = 1.37％、Rs = 1.21％
（Tp、Ts、及びRp、Rsはそれぞれ図３に表示の透過率、反射率性能を示す。）
［液晶プロジェクター実装映像評価］
これを次の構成の液晶プロジェクターの出射側プレ偏光板として配置し、スクリーンに投射して映像評価を実施した。
・測定機器
1.0”パネル液晶プロジェクター 4500Ansi lm機種
・偏光板配置構成（偏光板はいずれもポラテクノ製プロジェクター用偏光板）

・映像評価条件
40”、4：3スクリーンサイズ
RGB全色照射で全白、全黒表示測定
・映像評価項目及び結果
全黒時のムラ評価（Δy） → 0.015とムラなく面内均一の色味

＊Δy：色彩を表わすxy値の内、緑味を表わすy値の面内での最大値−最小値
コントラスト（面内平均） → 829：1とコントラスト良好
明るさ（面内平均） → 5631Luxと良好
・映像総合評価
黒画面はムラなく均一でかつコントラストも良好。
［高温加速試験］
・試験条件
200℃dry×5000時間
・評価項目及び結果
光学評価：Tp、Ts、Rp、Rsとも初期状態に比較して大きな変化はない
外観評価：初期状態に比較してほとんど変化なし

合成石英を基板としてUS2008-0278811A1の記載に準じて下記光学性能の吸収型ワイヤグリッド偏光板を作製した。
S-2：Tp = 95.35％、Ts = 16.53％、Rp = 0.58％、Rs = 15.76％
・実施例１に記載の液晶プロジェクターの出射側プレ偏光板（Gch）に実装して映像評価を実施した。映像評価結果は表１に示すが黒画面でムラなく均一でかつコントラストも良好であった。

・実施例１と同様の方法による200℃高温加速試験において、光学性能、外観変化のいずれも初期状態に比較してほとんど変化がなかった。

合成石英を基板としてUS2008-0278811A1の記載に準じて下記光学性能の吸収型ワイヤグリッド偏光板を作製した。
S-3：Tp = 95.35％、Ts = 8.75％、Rp = 0.57％、Rs = 17.56％
・実施例１に記載の液晶プロジェクターの出射側プレ偏光板（Gch）に実装して映像評価を実施した。映像評価結果は表１に示すが黒画面でムラなく均一でかつコントラストも良好であった。

・実施例１と同様の方法による200℃高温加速試験において、光学性能、外観変化のいずれも初期状態に比較してほとんど変化がなかった。
［比較例１．］
白板ガラスを基板としてUS2008-0278811A1の記載に準じて下記光学性能の吸収型ワイヤグリッド偏光板を作製した。

G-1：Tp = 93.07％、Ts = 4.52％、Rp = 0.45％、Rs = 10.53％
・実施例１に記載の液晶プロジェクターの出射側プレ偏光板（Gch）に実装して映像評価を実施した。映像評価結果は表１に示すが黒画面でコーナー部にGreen光の光漏れが起り、コントラストの低下も認められた。

・実施例１と同様の方法による200℃高温加速試験において、光学性能、外観変化のいずれも初期状態に比較してほとんど変化がなかった。
［比較例２．］
比較例１と同様な方法で下記特性の吸収型ワイヤグリッド偏光板を作製した。

G-2：Tp = 92.98％、Ts = 12.89％、Rp = 1.04％、Rs = 7.15％
・実施例１に記載の液晶プロジェクターの出射側プレ偏光板（Gch）に実装して映像評価を実施した。映像評価結果は表１に示すが黒画面でコーナー部にGreen光の光漏れが起り、コントラストの低下も認められた。

・実施例１と同様の方法による200℃高温加速試験において、光学性能、外観変化のいずれも初期状態に比較してほとんど変化がなかった。
［比較例３．］
ポラテクノ製染料系偏光板SHC-10UE(60)QNHCARを1”サイズの片面ARサファイア基板に
貼り合せて有機染料系のプレ偏光板を作製した。

尚、この偏光板の特性は
O-1：Tp = 96.0％、Ts = 35.0％、Rs = 3.0％であった。
・実施例１に記載の液晶プロジェクターの出射側プレ偏光板（Gch）に実装して映像評価を実施した。映像評価結果は表１に示すが黒画面でムラなく均一でかつコントラストも良好であった。

・実施例１と同様の方法による200℃高温加速試験において、試験開始後数時間で著しい収縮と表面亀裂を起し、光学特性も大幅な透過率の低下を引き起した。
・試験評価結果

Claims

入射側偏光板、液晶パネル、出射側偏光板よりなる液晶ライトバルブにおいて、液晶パネルと出射側偏光板の間に配置される合成石英または溶融石英を基板とするワイヤグリッド偏光板。
ワイヤグリッド構造が吸収層を有する請求項１のワイヤグリッド偏光板
請求項１または２のワイヤグリッド偏光板を用いた液晶プロジェクター。