JP2019032385A - 偏光素子及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】劣化を抑制できる偏光素子及びプロジェクターを提供すること。【解決手段】偏光素子は、偏光層と、保護層と、偏光層と保護層との間に位置する接着層と、を備え、保護層は、シリコン樹脂を含む材料により形成され、接着層は、変性アクリレートオリゴマー接着剤、及び、アクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料により形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、偏光素子及びプロジェクターに関する。

従来、光源装置と、当該光源装置から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成する光変調装置と、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する投射光学装置と、を備えたプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターに採用される光変調装置として、液晶パネルと、当該液晶パネルの光入射側及び光出射側のそれぞれに設けられる一対の偏光板と、を備える構成が知られている。
このような偏光板の構造の一例として、当該偏光板の厚さ方向に向かって、硬化樹脂層と、接着材層と、偏光子と、接着層と、硬化樹脂層又は保護層とが順に配置され、これらが積層された構成が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

ところで、偏光板は、経年変化等によって、硬化樹脂層表面のクラック（ひび割れ）や、当該硬化樹脂層と偏光子との剥離が生じ、光学特性が変化することが知られており、当該偏光板を有するプロジェクターでは、投射画像が次第に劣化するという問題がある。
このような問題に対し、上記特許文献１に記載の偏光板では、各層の組成や厚みを調整することによって劣化を抑制している。

特開２００８−２０８９１号公報

近年、表示画像の高輝度化の要望が高まり、これによって、プロジェクターに採用される光源装置に、高輝度光束を出射する光源装置が採用されてきている。このため、より劣化しづらく、光学特性（偏光特性）が変化しにくい偏光板が要望されてきた。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、劣化を抑制できる偏光素子及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。

本発明の第１態様に係る偏光素子は、偏光層と、保護層と、前記偏光層と前記保護層との間に位置する接着層と、を備え、前記保護層は、シリコン樹脂を含む材料により形成され、前記接着層は、変性アクリレートオリゴマー接着剤、及び、アクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、保護層と偏光層との密着度を高めることができるので、偏光層からの保護層の剥離を抑制できる。従って、偏光素子の劣化を抑制できる。
また、上記した接着層を形成する材料は、耐熱性及び耐光性が高く、時間経過に伴う光の透過率が低下しにくい。このため、このような材料により形成される接着層を偏光素子が有することにより、経年変化による通過光の光量低下（輝度低下）を抑制できる。

上記第１態様によれば、前記接着層の層厚は、１０μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。
このような構成によれば、保護層に対する接着層の応力を低減できるので、当該保護層の剥離を抑制しつつ、当該保護層にクラックが発生することを抑制できる。従って、偏光素子の劣化を抑制できる。

上記第１態様では、前記保護層は、紫外線硬化ウレタンアクリレート、シルセスキオキサン、及び、環状オレフィンのいずれかを含む材料により形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、上記保護層がトリアセチルセルロースによって形成されている従来の偏光素子に比べて、当該保護層の時間経過に伴う光の透過率の低下を抑制できる。従って、偏光素子の劣化を抑制できる。

本発明の第２態様に係るプロジェクターは、上記偏光素子を備えることを特徴とする。
上記第２態様によれば、上記第１態様に係る偏光素子と同様の効果を奏することができる。

上記第２態様では、偏光板を備え、前記偏光板は、前記偏光素子と、前記偏光層を挟んで前記保護層とは反対側に位置し、前記偏光素子を支持する基板と、前記偏光層と前記基板とを固定する固定層と、を有することが好ましい。
このような構成によれば、偏光素子は、固定層によって基板に支持されるので、偏光素子の取扱いを容易に実施できる。また、上記偏光板が画像を形成及び投射する画像投射装置に採用されていれば、プロジェクターによる投射画像の画質が時間経過に伴って劣化することを抑制できる。

上記第２態様では、光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備え、前記光変調装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側及び光出射側の少なくともいずれかに位置する前記偏光板と、を有することが好ましい。
このような構成によれば、偏光板の劣化による、投射画像の輝度の低下等の画像の劣化を抑制できる。従って、プロジェクターの製品寿命を延ばすことができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。 上記実施形態における偏光板を示す断面図。 上記実施形態におけるサンプルの透過率変化を示す図。 上記実施形態におけるサンプルのクラック累積発生率を示すグラフ。 上記実施形態におけるサンプルの剥離発生率を示すグラフ。 上記実施形態における比較例及びサンプルの輝度変化率を示すグラフ。 上記実施形態における周辺照度比の測定時の偏光板の配置を示す図。 上記実施形態における保護層の層厚と周辺照度比の平均値とに基づく近似曲線を示すグラフ。

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、内部に設けられた光源装置から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成及び投射する画像表示装置である。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２と、当該外装筐体２内に配置される画像投射装置３と、を備える。この他、プロジェクター１は、図示を省略するが、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、電子部品に電力を供給する電源装置、及び、冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
このようなプロジェクター１は、画像投射装置３を構成する偏光板の構成に特徴の１つを有する。

［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、上記制御装置による制御の下、画像情報に応じた画像を形成及び投射する。この画像投射装置３は、光源装置３０、均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、画像形成装置３４、投射光学装置３５及び光学部品用筐体３６と、を備え、全体として略Ｌ字状の光学ユニットとして構成されている。

［光源装置の構成］
光源装置３０は、均一化装置３１に白色の照明光を出射する。この光源装置３０は、本実施形態では、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の固体光源と、当該固体光源から出射された光の波長を変換する波長変換装置と、を有する。しかしながら、これに限らず、光源装置３０は、超高圧水銀ランプ等の放電光源ランプを有する構成であってもよい。すなわち、光源装置３０の構成は問わない。

［均一化装置の構成］
均一化装置３１は、光源装置３０から入射される照明光の中心軸に対する直交面内の照度を均一化する。この均一化装置３１は、当該照明光の入射順に、第１レンズアレイ３１１、調光装置３１２、第２レンズアレイ３１３、偏光変換素子３１４及び重畳レンズ３１５を有する。

第１レンズアレイ３１１は、小レンズである第１レンズが上記直交面内にマトリクス状に複数配列された構成を有する。この第１レンズアレイ３１１は、各第１レンズによって、入射される照明光を複数の部分光束に分割する。
調光装置３１２は、レンズアレイ３１１，３１３の間に配置される。この調光装置３１２は、第１レンズアレイ３１１から第２レンズアレイ３１３に入射される部分光束の一部を遮蔽し、これにより、後述する光変調装置３４２に入射される光量を調整する。なお、調光装置３１２は、無くてもよい。

第２レンズアレイ３１３は、上記第１レンズに対応する小レンズである第２レンズが上記直交面内にマトリクス状に複数配列された構成を有する。これら第２レンズは、対応する第１レンズから入射される部分光束を、重畳レンズ３１５とともに、後述する光変調装置３４２に重畳させる。
偏光変換素子３１４は、第２レンズアレイ３１３から入射される複数の部分光束の偏光方向を揃えて重畳レンズ３１５に出射する。

［色分離装置の構成］
色分離装置３２は、均一化装置３１から入射される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。この色分離装置３２は、それぞれ板状のダイクロイックミラー３２１，３２３及び反射ミラー３２２と、レンズ３２４，３２５と、を有する。
ダイクロイックミラー３２１は、青色光を反射させ、緑色光及び赤色光を透過させる。
反射ミラー３２２は、ダイクロイックミラー３２１にて分離されてレンズ３２４を介して入射される青色光を、青色光用のフィールドレンズ３４１に向けて反射させる。
ダイクロイックミラー３２３は、ダイクロイックミラー３２１にて分離されてレンズ３２５を介して入射される緑色光及び赤色光のうち、緑色光を反射させ、赤色光を透過させる。この緑色光は、緑色光用のフィールドレンズ３４１に入射され、赤色光は、リレー装置３３に入射される。

［リレー装置の構成］
リレー装置３３は、青色光及び緑色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。このリレー装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３及び反射ミラー３３２，３３４を有する。このリレー装置３３によって導かれた赤色光は、赤色光用のフィールドレンズ３４１に入射される。

［画像形成装置の構成］
画像形成装置３４は、色分離装置３２によって分離された各色光を画像情報に応じて変調した後、当該各色光を合成して画像光を形成する。この画像形成装置３４は、色光毎に設けられるフィールドレンズ３４１及び光変調装置３４２と、各光変調装置３４２によって変調された各色光を合成する１つの色合成装置３４６と、を有する。
これらのうち、光変調装置３４２（赤、緑及び青用の光変調装置をそれぞれ３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂとする）は、本実施形態では、液晶パネル３４４と、当該液晶パネル３４４の光入射側に位置する入射側偏光板３４３と、当該液晶パネル３４４の光出射側に位置する出射側偏光板３４５と、を備え、液晶ライトバルブとして構成されている。
色合成装置３４６は、本実施形態ではクロスダイクロイックプリズムにより構成されているが、複数のダイクロイックミラーを組み合わせた構成としてもよい。

［投射光学装置の構成］
投射光学装置３５は、画像形成装置３４から入射される画像光を上記被投射面上に拡大投射する。この投射光学装置３５は、図示を省略するが、複数のレンズと、当該複数のレンズを収容する鏡筒と、を有する組レンズとして構成できる。

［光学部品用筐体の構成］
光学部品用筐体３６は、詳しい図示を省略するが、上記装置３１〜３３及びフィールドレンズ３４１を収容する。
ここで、画像投射装置３には、設計上の光軸である照明光軸Ａｘが設定されている。このため、光学部品用筐体３６は、当該照明光軸Ａｘにおける所定位置に、上記装置３１〜３３及びフィールドレンズ３４１を保持する。なお、光源装置３０、画像形成装置３４及び投射光学装置３５は、当該照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。

［偏光板の構成］
図２は、偏光板ＰＬの構成を示す模式図である。詳述すると、図２は、通過する光の進行方向と、当該進行方向に直交する方向とにより規定される偏光板ＰＬの断面を示す図である。
入射側偏光板３４３及び出射側偏光板３４５には、図２に示す偏光板ＰＬが採用されている。この偏光板ＰＬは、基板ＰＬ１と、当該基板ＰＬ１上にそれぞれ配置される固定層ＰＬ２、偏光層ＰＬ３、接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５と、を有し、これらが積層された積層体として構成されている。

基板ＰＬ１は、ガラスや水晶等の透光性基板によって構成されている。
固定層ＰＬ２は、基板ＰＬ１と偏光層ＰＬ３とを接続する層である。この固定層ＰＬ２は、例えば、アクリル系接着剤により形成される。
偏光層ＰＬ３は、所定の直線偏光を透過し、当該直線偏光とは異なる直線偏光を吸収する。この偏光層ＰＬ３は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の合成樹脂によって構成される有機偏光子であって、層厚（光の入射方向に沿う寸法）が１５μｍ以上、３５μｍ以下に形成されている。なお、偏光層ＰＬ３としては、有機偏光子に限らず、無機偏光子を採用してもよい。

接着層ＰＬ４は、偏光層ＰＬ３と保護層ＰＬ５とを接続する層である。この接着層ＰＬ４は、本実施形態では、アクリル系特殊オリゴマー接着剤、変性アクリレートオリゴマー接着剤、及び、アクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料により、層厚が１０μｍ以上、２０μｍ以下に形成されている。
これらのうち、変性アクリレートオリゴマー接着剤としては、協立化学産業株式会社製「ワールドロック（登録商標）ＴＡＣ４１００」を例示できる。また、アクリルポリマー接着剤としては、リンテック株式会社製「ＮＣＦ２１１」を例示できる。
そして、詳しくは後述するが、接着層ＰＬ４が変性アクリレートオリゴマー接着剤又はアクリルポリマー接着剤を含む材料により形成されることによって、偏光層ＰＬ３と保護層ＰＬ５との密着度を高めることができ、当該保護層ＰＬ５の剥離を抑制できる。接着層ＰＬ４がアクリル系特殊オリゴマー接着剤を含む材料により形成されている場合は、上記材料により形成されている場合に比べて、当該密着度が若干低下するが、保護層ＰＬ５が環状オレフィンを含む材料により形成されている場合には、経年変化による保護層ＰＬ５の通過光の輝度変化（光量低下）を抑制できる。また、接着層ＰＬ４の層厚が上記範囲内の値に設定されることによって、保護層ＰＬ５にクラックが発生することを抑制できる。

保護層ＰＬ５は、偏光層ＰＬ３を保護するものであり、偏光層ＰＬ３、接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５を有する偏光素子とした場合には、当該偏光層ＰＬ３を支持する支持体ということができる。このような保護層ＰＬ５は、シリコン樹脂、具体的には、紫外線硬化ウレタンアクリレート、シルセスキオキサン及び環状オレフィンのいずれかを含む材料により、層厚が３０μｍ以上、７０μｍ以下に形成される。
これらのうち、シルセスキオキサンとしては、新日鉄住金化学株式会社製「シルプラス（登録商標）ワニス」を例示できる。
そして、詳しくは後述するが、保護層ＰＬ５が上記材料により形成されることによって、当該保護層ＰＬ５、ひいては、偏光板ＰＬの耐熱性及び耐光性を向上させることができる。また、保護層ＰＬ５の層厚が上記範囲内の値に設定されることによって、保護層ＰＬ５にクラックが生じることを抑制できる他、光弾性による周辺部分での複屈折の発生を抑制でき、投射画像のコントラスト低下を抑制できる。
なお、本発明の偏光素子は、上記偏光層ＰＬ３、接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５により構成される。

［接着層の組成による透過率変化］
本件発明者は、接着層ＰＬ４に含まれる接着剤の組成による透過率変化を測定した。
具体的に、本件発明者は、一対の石英基板を下記接着剤によって接着したサンプルを、温度８０℃の環境下に配置し、当該一対の石英基板に波長４４５ｎｍの光を通過させ、経過時間に応じた通過光の透過率の変化を測定した。
なお、使用する接着剤は、ウレタンアクリレート、アクリル系特殊オリゴマー、変性アクリレートオリゴマー及びアクリルポリマーの４種の接着剤である。これらのうち、ウレタンアクリレート接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＡとし、アクリル系特殊オリゴマー接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＢとする。また、変性アクリレートオリゴマー接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＣとし、アクリルポリマー接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＤとする。

図３は、上記サンプルＳＡ−ＳＤの透過率変化を示す図である。なお、図３における横軸は、測定開始からの経過時間を示し、縦軸は、透過率を示している。
図３に示すように、ウレタンアクリレート接着剤を用いたサンプルＳＡでは、測定開始から略９時間を経過した時点で、透過率が低下し始めた。このサンプルＳＡでは、測定開始から２０時間経過後に、透過率は略９２％に低下し、測定開始から２９．５時間経過後に、透過率は５０％に低下した。なお、本実施例では、サンプルＳＡでは、透過率の低下が著しいため、２９．５時間以上の計測を中止した。

一方、アクリル系特殊オリゴマー接着剤を用いたサンプルＳＢ、及び、変性アクリレートオリゴマー接着剤を用いたサンプルＳＣでは、測定開始から５０時間経過後の透過率は、略１００％であった。また、図示を省略するが、サンプルＳＢ及びサンプルＳＣのそれぞれの測定開始から１００時間経過後の透過率は、略９３％及び略１００％であり、サンプルＳＣでは、測定開始から１２０時間経過後の透過率も略１００％であった。
このように、サンプルＳＢ及びサンプルＳＣでは、接着剤の劣化による透過率の低下が、サンプルＳＡに比べて抑制された。

他方、アクリルポリマー接着剤を用いたサンプルＳＤでは、測定開始から略２０時間を経過した時点で、透過率が低下し始めるものの、当該透過率の低下は、上記サンプルＳＡに比べて緩やかであった。このサンプルＳＤでは、測定開始から４０時間経過後の透過率は、略９７％であり、測定開始から５０時間経過後の透過率は、略８８％であった。

以上の測定結果から、アクリル系特殊オリゴマー接着剤、変性アクリレートオリゴマー接着剤及びアクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料によって上記接着層ＰＬ４を形成することにより、ウレタンアクリレート接着剤を含む材料により形成される場合に比べて、光の透過率の低下を抑制できる。

［接着層の組成による保護層の剥離強度］
また、本件発明者は、接着層ＰＬ４に含まれる接着剤の組成による保護層ＰＬ５の剥離強度を測定した。
具体的に、本件発明者は、ガラス基板上に、シルセスキオキサンにより形成された保護層を下記接着剤によって貼着し、当該保護層の端部にガラス基板から離間する方向の引張力を作用させた際に、当該保護層の剥離が生じる引張力を剥離強度として計測した。なお、剥離速度は、３０．５ｃｍ／分に設定し、保護層の幅は２．５ｃｍとし、保護層の長さは１０ｃｍとした。
なお、使用する接着剤は、上記と同様に、ウレタンアクリレート、アクリル系特殊オリゴマー、変性アクリレートオリゴマー及びアクリルポリマーの４種の接着剤である。これらのうち、ウレタンアクリレート接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＥとし、アクリル系特殊オリゴマー接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＦとする。また、変性アクリレートオリゴマー接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＧとし、アクリルポリマー接着剤を用いたサンプルをサンプルＳＨとする。
以下に示す表１に、サンプルＳＥ−ＳＨにおける保護層の剥離強度を示す。なお、当該表１において、評価の欄の「Ｇ」は「可」を示し、「ＮＧ」は「不可」を示す。また、「材破」とは、保護層の破損を意味する。

上記表１に示すように、ウレタンアクリレート接着剤を用いたサンプルＳＥでは、剥離強度が１５０ｇ／２５ｍｍであり、アクリル系特殊オリゴマー接着剤を用いたサンプルＳＦでは、剥離強度が６９０ｇ／２５ｍｍであった。
これに対し、変性アクリレートオリゴマー接着剤を用いたサンプルＳＧ、及び、アクリルポリマー接着剤を用いたサンプルＳＨでは、保護層が破損して、剥離強度を測定できなかった。換言すると、サンプルＳＧ及びサンプルＳＨでは、上記測定方法では剥離強度を計測できない程、剥離強度が高く、保護層の剥離が生じなかった。

このように、上記接着層ＰＬ４を、変性アクリレートオリゴマー接着剤及びアクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料により形成することにより、ウレタンアクリレート接着剤及びアクリル系特殊オリゴマー接着剤のいずれかを含む材料により形成される場合に比べて、保護層ＰＬ５の剥離を抑制できる。

［接着層の層厚による保護層のクラック発生率及び剥離発生率］
また、本件発明者は、接着層ＰＬ４の層厚による保護層ＰＬ５のクラック発生率（累積クラック発生率）及び剥離発生率（累積剥離発生率）を測定した。
具体的に、本件発明者は、下記構成を有する複数種類の偏光板ＰＬを、温度１００℃の環境下、又は、温度６０℃、湿度９０％の環境下にそれぞれ５つずつ配置し、時間経過に伴ってクラックが発生したサンプル数、及び、剥離が発生したサンプル数に基づいて、クラック発生率及び剥離発生率を算出した。

クラック発生率及び剥離発生率の測定に用いる偏光板ＰＬでは、基板ＰＬ１、固定層ＰＬ２及び偏光層ＰＬ３は、それぞれ同じであり、それぞれの組成は、上記のとおりである。また、接着層ＰＬ４は、変性アクリレートオリゴマー接着剤及びアクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料によって層厚５μｍ又は１５μｍとなるように形成され、保護層ＰＬ５は、シルセスキオキサン（詳述すると、シルセスキオキサン骨格を有するフィルム）により形成されている。
なお、温度１００℃の環境下に配置される偏光板ＰＬのうち、接着層ＰＬ４の層厚が１５μｍであるものをサンプルＳＩとし、接着層ＰＬ４の層厚が５μｍであるものをサンプルＳＪとする。また、温度６０℃、湿度９０％の環境下で配置されるサンプルのうち、接着層ＰＬ４の層厚が１５μｍであるものをサンプルＳＫとし、接着層ＰＬ４の層厚が５μｍであるものをサンプルＳＬとする。

図４は、上記サンプルＳＩ−ＳＬのクラック発生率を示すグラフである。なお、図４における横軸は、測定開始からの経過時間を示し、縦軸は、クラック発生率を示している。
図４に示すように、温度６０℃、湿度９０％の環境下では、測定開始から１０００時間を経過しても、接着層ＰＬ４の層厚が１５μｍである全てのサンプルＳＫ、及び、層厚が５μｍである全てのサンプルＳＬに、クラックは発生しなかった。同様に、温度１００℃の環境下では、測定開始から１０００時間を経過しても、接着層ＰＬ４の層厚が１５μｍである全てのサンプルＳＩに、クラックは発生しなかった。
一方、温度１００℃の環境下では、測定開始から４８時間経過後に、接着層ＰＬ４の層厚が５μｍである５つのサンプルＳＪの１つに、クラックが発生した。すなわち、サンプルＳＪの構成では、測定開始から４８時間経過後に２０％の確率でクラックが発生した。また、当該サンプルＳＪでは、測定開始から１０００時間経過後に、新たに１つのサンプルＳＪにクラックが発生した。すなわち、温度１００℃の環境下でサンプルＳＪを使用した場合、測定開始から１０００時間経過後に４０％の確率でクラックが発生した。

図５は、上記サンプルＳＩ−ＳＬの剥離発生率を示すグラフである。なお、図５における横軸は、測定開始からの経過時間を示し、縦軸は、剥離発生率を示している。
図５に示すように、温度１００℃の環境下では、測定開始から１０００時間が経過しても、接着層ＰＬ４の層厚が１５μｍである全てのサンプルＳＩ、及び、層厚が５μｍである全てのサンプルＳＪに、剥離は発生しなかった。同様に、温度６０℃、湿度９０％の環境下では、測定開始から１０００時間を経過しても、接着層ＰＬ４の層厚が１５μｍである全てのサンプルＳＫに、剥離は発生しなかった。
一方、温度６０℃、湿度９０％の環境下では、測定開始から１４０時間経過後に、接着層ＰＬ４の層厚が５μｍである５つのサンプルＳＬの全てに、剥離が発生した。すなわち、当該環境下でサンプルＳＬを使用した場合、測定開始から１４０時間経過後に１００％の確率で剥離が発生した。

このように、偏光板ＰＬにおいて接着層ＰＬ４の層厚が１５μｍであることにより、温度１００℃の環境下、又は、温度６０℃、湿度９０％の環境下のそれぞれで長時間使用した場合でも、保護層ＰＬ５にクラック及び剥離が発生することを抑制できる。

［保護層の組成に応じた透過率変化］
また、本件発明者は、保護層ＰＬ５の組成に応じた通過光の輝度変化（換言すると保護層ＰＬ５の透過率変化）を測定した。
具体的に、本件発明者は、下記構成を有する複数種類の偏光板ＰＬを温度８５℃の環境下に配置し、各偏光板ＰＬに波長４３３ｎｍの光を１１Ｗの強度で照射して、当該偏光板ＰＬを通過した光（通過光）の輝度の時間変化を測定した。
上記測定に用いる偏光板ＰＬでは、基板ＰＬ１、固定層ＰＬ２及び偏光層ＰＬ３は、上記のとおりであり、接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５は、以下の表２に示す材料により形成されている。なお、比較例として用いられている保護層ＰＬ５及び接着層ＰＬ４の材料は、従来の偏光板に用いられている材料である。

図６は、上記比較例及び上記サンプルＳ１−Ｓ７の輝度変化率を示すグラフである。なお、図６における横軸は、測定開始時からの経過時間を示し、縦軸は、測定開始時の上記通過光の輝度を１００％とした場合の輝度変化率（輝度低下率）を示している。
図６に示すように、上記比較例の偏光板では、測定開始後すぐに通過光の輝度が低下し、測定開始から１７時間経過後の当該輝度は、測定開始時の２５％程度に低下した。
一方、上記サンプルＳ２、Ｓ４、Ｓ６及びＳ７では、測定開始からの経過時間が１０００時間以上となっても、測定開始時の７０％を維持した。これらのうち、サンプルＳ２、Ｓ４及びＳ７では、当該経過時間が略１２５０時間に達した辺りで、通過光の輝度が測定開始時の７０％以下となった。これに対し、サンプルＳ６では、当該経過時間が略１５００時間に達した辺りで、通過光の輝度が測定開始時の７０％となったことから、通過光の輝度が他のサンプルに比べて低下しづらくなっている。
なお、上記サンプルＳ１、Ｓ３及びＳ５では、上記サンプルＳ２、Ｓ４、Ｓ６及びＳ７に比べて経過時間に応じた通過光の輝度低下が生じやすいものの、上記比較例に比べて、当該通過光の輝度低下が生じにくくなっている。

このように、保護層ＰＬ５及び接着層ＰＬ４を上記サンプルＳ１−Ｓ７（特にサンプルＳ２、Ｓ４、Ｓ６及びＳ７）に示す材料を含む組成とすることにより、通過光の輝度変化が生じにくい偏光板ＰＬ、換言すると、劣化が生じにくい偏光板ＰＬを形成できる。

［保護層の層厚による偏光特性の変化］
図７は、周辺照度比の測定時の偏光板の配置を示す図である。
また、本件発明者は、上記保護層ＰＬ５の層厚に応じた偏光特性の変化を測定するために、偏光板を通過した通過光の周辺照度比を測定した。
具体的に、本件発明者は、図７に示すように、水晶基板ＰＭ１上に基準偏光層ＰＭ２が積層された偏光素子ＰＭを通過したｓ偏光の光路上に、下記サンプルＳ８−Ｓ１１である偏光板ＰＬを配置し、当該偏光板ＰＬを通過した光を上記投射光学装置３５によってスクリーン（図示省略）に投射して、当該スクリーンにおける周辺部分と中心部分との照度比（周辺照度比）を測定した。詳述すると、本件発明者は、上記プロジェクター１における緑色光の光路上に、上記偏光素子ＰＭと、下記サンプルＳ８−Ｓ１１の偏光板ＰＬのいずれかとを配置し、アスペクト比が１６：９のスクリーンに対して３０インチの距離で投射した緑色光の周辺照度比を測定した。すなわち、青色光及び赤色光は用いていない。なお、周辺照度比は、投射範囲における四隅の照度平均値を、中心照度で除算した値とした。

上記周辺照度比の測定に用いられるサンプルＳ８−Ｓ１１の偏光板ＰＬにおいては、基板ＰＬ１、固定層ＰＬ２、偏光層ＰＬ３及び接着層ＰＬ４は、それぞれ同じであり、保護層ＰＬ５は、シルセスキオキサンにより形成されている。
そして、サンプルＳ８は、保護層ＰＬ５の層厚が２００μｍであり、サンプルＳ９は、当該層厚が１５０μｍである。また、サンプルＳ１０は、保護層ＰＬ５の層厚が１００μｍであり、サンプルＳ１１は、当該層厚が５０μｍである。
なお、偏光層ＰＬ３と、基準偏光層ＰＭ２とは、クロスニコルの関係にある。
このようなサンプルＳ８−Ｓ１１の周辺照度比の測定結果を、下記表３に示す。

上記表３に示されるように、保護層ＰＬ５の層厚が２００μｍ、１５０μｍ及び１００μｍであるサンプルＳ８−Ｓ１０では、周辺照度比の値は１００％を大きく上回った。すなわち、これらサンプルＳ８−Ｓ１０では、偏光層ＰＬ３にて遮蔽されるはずの偏光光が周辺部分にて透過してしまっていることを示している。これは、層厚が比較的大きい保護層ＰＬ５では、周辺部分にて外力による光弾性に起因する複屈折が生じやすくなり、中心部分と周辺部分とで偏光特性が異なってしまい、当該周辺部分で光が漏れてしまっているためである。

図８は、上記保護層ＰＬ５の層厚と、周辺照度比の平均値とに基づく近似曲線を示すグラフである。
ここで、図８に示すように、保護層ＰＬ５の層厚が７０μｍ以下であれば、上記周辺照度比は、１００％以下となる。例えば、保護層ＰＬ５の層厚が５０μｍであるサンプルＳ１１では、周辺照度比が平均略８５％となっており、光弾性による複屈折が周辺部分にて生じにくくなっている。理論上、周辺照度比は１００％であることが望まれるが、本件での周辺照度比の測定においては、評価装置として用いたプロジェクターの特性上、スクリーン中心部の照度が最も高くなりやすい。このため、周辺照度比が１００％以下であれば、照度むらが生じていないと認識可能な光を投射できている。従って、保護層ＰＬ５の層厚が７０μｍ以下であれば、上記複屈折の発生を抑制できる。そして、上記サンプルＳ８−Ｓ１１の中では、保護層ＰＬ５の層厚が５０μｍであるサンプルＳ１１の偏光板ＰＬが、投射画像のコントラストの低下を最も抑制できる偏光板ということになる。

ここで、測定結果を省略するが、保護層ＰＬ５の層厚が３０μｍ以下では、偏光板ＰＬの取扱いによって当該保護層ＰＬ５にクラックが生じやすくなる。このため、保護層ＰＬ５の層厚は、３０μｍ以上であることが好ましい。

［実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る偏光板ＰＬ及びプロジェクター１によれば、以下の効果を奏することができる。
偏光板ＰＬは、偏光層ＰＬ３と、保護層ＰＬ５と、これら偏光層ＰＬ３及び保護層ＰＬ５の間に位置する接着層ＰＬ４と、を備える。これらのうち、保護層ＰＬ５は、上記シリコン樹脂により形成され、接着層ＰＬ４は、変性アクリレートオリゴマー接着剤、及び、アクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料により形成されている。これによれば、保護層ＰＬ５と偏光層ＰＬ３との密着度を高めることができ、当該偏光層ＰＬ３からの保護層ＰＬ５の剥離を抑制できる。従って、偏光板ＰＬの劣化を抑制できる。
また、上記接着層ＰＬ４を形成する上記接着剤は、耐熱性及び耐光性が高く、時間経過に伴う光の透過率が低下しにくい。このため、上記したいずれかの接着剤を含む材料により形成される接着層ＰＬ４を有する偏光板ＰＬは、経年変化による通過光の光量低下を抑制できる。
このような偏光板ＰＬが画像投射装置３に採用されているので、プロジェクター１による投射画像の画質が経年変化によって劣化することを抑制できる。従って、プロジェクター１の製品寿命を延ばすことができる。

上記偏光板ＰＬでは、接着層ＰＬ４の層厚は、１０μｍ以上、２０μｍ以下である。これによれば、保護層ＰＬ５に対する接着層ＰＬ４の応力を低減できるので、当該保護層ＰＬ５の剥離を抑制しつつ、当該保護層ＰＬ５にクラックが発生することを抑制できる。従って、偏光板ＰＬの劣化を抑制できる。

保護層ＰＬ５は、紫外線硬化ウレタンアクリレート、シルセスキオキサン、及び、環状オレフィンのいずれかを含む材料により形成されている。これによれば、上記保護層ＰＬ５がトリアセチルセルロースによって形成されている従来の偏光板に比べて、時間経過に伴う光の透過率の低下を抑制できる。従って、偏光板ＰＬの劣化を抑制できる。

偏光板ＰＬは、上記偏光層ＰＬ３、接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５の他、偏光層ＰＬ３を挟んで保護層ＰＬ５とは反対側に位置し、これら層ＰＬ３〜ＰＬ５を支持する基板ＰＬ１と、偏光層ＰＬ３と基板ＰＬ１とを固定する固定層ＰＬ２と、を有する。これによれば、上記層ＰＬ３〜ＰＬ５によって構成される偏光素子は、固定層ＰＬ２によって基板ＰＬ１に支持されるので、当該偏光素子の取扱いを容易に実施できる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、偏光板ＰＬにおける接着層ＰＬ４は、変性アクリレートオリゴマー接着剤、及び、アクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料により形成されていることとした。すなわち、接着層ＰＬ４は、これらのいずれかの接着剤と他の成分とを含有する材料により形成されていてもよい。また、接着層ＰＬ４は、アクリル系特殊モノマー及びアクリル系特殊オリゴマーの少なくともいずれかを含む接着剤により形成されていてもよく、当該接着剤と他の成分とを含有する材料により形成されていてもよい。なお、接着層ＰＬ４が、変性アクリレートオリゴマー接着剤、アクリルポリマー接着剤、アクリル系特殊モノマー接着剤及びアクリル系特殊オリゴマー接着剤のいずれかによって形成されていてもよいことは、言うまでもない。
同様に、保護層ＰＬ５は、紫外線硬化ウレタンアクリレート、シルセスキオキサン及び環状オレフィンを含む材料により形成されているとした。すなわち、保護層ＰＬ５は、これら成分と他の成分とを含有する材料により形成されていてもよい。なお、保護層ＰＬ５が、紫外線硬化ウレタンアクリレート、シルセスキオキサン及び環状オレフィンのいずれかによって形成されていてもよいことは、言うまでもない。

上記実施形態では、接着層ＰＬ４の層厚は、１０μｍ以上、２０μｍ以下であるとし、保護層ＰＬ５の層厚は、３０μｍ以上、７０μｍ以下であるとした。しかしながら、これに限らず、保護層ＰＬ５におけるクラック及び剥離の発生頻度や、上記周辺照度比の改善具合等によって、これら接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５の層厚は、適宜変更可能である。

上記実施形態では、偏光板ＰＬは、偏光層ＰＬ３、接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５の他、基板ＰＬ１及び固定層ＰＬ２を有するとした。しかしながら、これに限らず、偏光層ＰＬ３、接着層ＰＬ４及び保護層ＰＬ５を有する偏光素子として構成し、当該偏光素子を他の光学部品に貼着する等して利用してもよい。

上記実施形態では、プロジェクター１は、３つの光変調装置３４２（３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ）を備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、或いは、４つ以上の光変調装置を有するプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
上記実施形態では、画像投射装置３は、図１に示す略Ｌ字形状に形成されていた。しかしながら、これに限らず、例えば略Ｕ字形状等、画像投射装置のレイアウト及び構成は、適宜変更可能である。

上記実施形態では、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネル３４４を有する光変調装置３４２を用いていたが、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを有する光変調装置を採用してもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。

上記実施形態では、偏光板ＰＬを、液晶パネル３４４を有する光変調装置３４２の光入射側及び光出射側に位置する入射側偏光板３４３及び出射側偏光板３４５に採用した。しかしながら、これに限らず、本発明の偏光板が配置される部位、すなわち、画像投射装置における偏光板の位置は、上記に限定されない。例えば、出射側偏光板３４５に上記偏光板ＰＬを採用し、入射側偏光板３４３に他の偏光板を採用してもよい。
上記実施形態では、本発明の偏光板をプロジェクターに適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、他の光学装置や照明装置に、本発明の偏光板を適用してもよい。

１…プロジェクター、３０…光源装置、３４２（３４２Ｂ，３４２Ｇ，３４２Ｒ）…光変調装置、３４３…入射側偏光板（偏光板）、３４４…液晶パネル、３４５…出射側偏光板（偏光板）、３５…投射光学装置、ＰＬ…偏光板、ＰＬ１…基板、ＰＬ２…固定層、ＰＬ３…偏光層（偏光素子）、ＰＬ４…接着層（偏光素子）、ＰＬ５…保護層（偏光素子）。

Claims (6)

1. 偏光層と、
   保護層と、
   前記偏光層と前記保護層との間に位置する接着層と、を備え、
   前記保護層は、シリコン樹脂を含む材料により形成され、
   前記接着層は、変性アクリレートオリゴマー接着剤、及び、アクリルポリマー接着剤のいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする偏光素子。
2. 請求項１に記載の偏光素子において、
   前記接着層の層厚は、１０μｍ以上、２０μｍ以下であることを特徴とする偏光素子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の偏光素子において、
   前記保護層は、紫外線硬化ウレタンアクリレート、シルセスキオキサン、及び、環状オレフィンのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする偏光素子。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の偏光素子を備えることを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
   偏光板を備え、
   前記偏光板は、
   前記偏光素子と、
   前記偏光層を挟んで前記保護層とは反対側に位置し、前記偏光素子を支持する基板と、
   前記偏光層と前記基板とを固定する固定層と、を有することを特徴とするプロジェクター。
6. 請求項５に記載のプロジェクターにおいて、
   光源装置と、
   前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備え、
   前記光変調装置は、
   液晶パネルと、
   前記液晶パネルの光入射側及び光出射側の少なくともいずれかに位置する前記偏光板と、を有することを特徴とするプロジェクター。

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