WO2014203307A1

WO2014203307A1 - 偏光板保持体

Info

Publication number: WO2014203307A1
Application number: PCT/JP2013/066579
Authority: WO
Inventors: 政美高内
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2015-12-17
Also published as: JPWO2014203307A1

Abstract

本発明の目的は、フィルム型偏光板の歪みが抑制された偏光板保持体を提供することにある。本発明の偏光板保持体は、フィルム型偏光板と、光が通過する開口部を備え、開口部を覆うフィルム型偏光板を張力がかかる状態で保持する枠部を有するホルダと、を有する。

Description

偏光板保持体

　本発明は、プロジェクタなどに使用される偏光板保持体に関する。

　光変調素子として液晶パネルを使用するプロジェクタの光学系において、液晶パネルの入射側と出射側にそれぞれ偏光板が配置される。液晶パネルの入射側に配置される偏光板は、液晶パネルに入射する光線の偏光方向を揃える働きがある。一方、液晶パネルの出射側に配置される偏光板は、液晶パネルから出射する光線のうち、画像の非表示部分に該当する光線を遮光する働きがある。

　偏光板が一方向の偏光を透過させ、他方向の偏光を遮光する方法として、他方の偏光を吸収する方法と反射する方法がある。偏光を吸収する偏光板（吸収型偏光板）は、吸収した偏光による熱エネルギーを放出するため、放熱板として機能するガラス基板に貼り合わされて使用される。一方、偏光を反射する偏光板（反射型偏光板）は、ガラス基板の表面に金属膜が形成され、その金属膜に微細エッチング処理にてワイヤ状のグリッドが形成されている。

　吸収型偏光板や反射型偏光板はいずれもガラス基板を必要としており、そのガラス基板には透過性や放熱性が高い性能が要求される。そのため、ガラス基板としてサファイアガラスや水晶など高価な材料が用いられており、このことが高コストの要因となっている。

　そこで、ガラス基板を用いない反射型偏光板として、フィルム型偏光板が挙げられる。フィルム型偏光板の一例として、ワイヤグリッド偏光フィルム（ＷＧＦ：ＷｉｒｅＧｒｉｄＦｉｌｍ）がある（例えば特許文献１）。ＷＧＦはトリアセテートセルロース（ＴＡＣ：Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルムを基板とし、ＴＡＣフィルムの一方の面にワイヤ状のグリッドが形成され、グリッド上に金属による反射コートが形成されている。ＷＧＦは遮光する偏光を反射するため、ＷＧＦに蓄積される熱エネルギーは小さく、放熱板として機能するガラス基板が不要となる。

特開２０１０－２３１２０３号公報

　フィルム型偏光板とフィルム型偏光板を保持するホルダとで偏光板保持体を構成する場合、一般的なガラス基板を用いる偏光板の厚さは約０．７ｍｍ～２．２ｍｍに対し、フィルム型偏光板であるＷＧＦは、基板となるＴＡＣフィルムが薄いため、厚さが約０．１ｍｍと薄い。そのため、ＷＦＧをホルダに取付けたときに、ＷＧＦの表面にうねりなどの歪が生じやすい。偏光板の表面の歪は、偏光板の偏光特性を狂わせ、表示画像の輝度や色味の均一性を低下させる要因となる。

　本発明の目的は、フィルム型偏光板の歪みが抑制された偏光板保持体を提供することにある。

　本発明の偏光板保持体は、フィルム型偏光板と、光が通過する開口部を備え、開口部を覆うフィルム型偏光板を張力がかかる状態で保持する枠部を有するホルダと、を有する。

偏光板保持体の概略斜視図である。図１のＡＡ断面の概略図である。第１の実施例における偏光板保持体の製造手順である。第２の実施例に用いるホルダの正面及び底面の概略構成図である。第２の実施例における偏光板保持体の製造手順である。第３の実施例に用いるホルダの概略斜視図である。第３の実施例における偏光板保持体の製造手順である。第４の実施例に用いるホルダの概略斜視図である。補強枠にフィルム型偏光板を取付ける様子を示す概略図である。補強枠をホルダに取付けた状態の偏光板保持体で概略図である。本発明の偏光板保持体を用いたプロジェクタの一実施形態の概略構成図である。

　本発明のフィルム型偏光板の保持構造について、図面を参照して説明する。

　図１Ａに、偏光板保持体１８の概略斜視図を、図１Ｂに、図１のＡＡ断面の概略図を示す。

　本発明の偏光板保持体１８は、ホルダ１７とフィルム型偏光板１５とを有する。ホルダ１７は、弾性材料からなり、光が通過する開口部１７ａと、開口部１７ａを囲み、フィルタ１５が貼り付けられる枠部１７ｂと、を有している。また、ホルダ１７は、フィルム型偏光板１５の光軸に対する傾きを調節可能である。

　フィルム型偏光板１５は、例えばワイヤグリッド偏光フィルム（ＷＧＦ）である。フィルム型偏光板１５は、基板となるセルローストリアセテート（ＴＡＣ）フィルム１５ａと、ＴＡＣフィルム１５ａの、枠部１７ｂに貼りつけられるのとは反対の面（一方の面）側にワイヤ状のグリッドが形成され、そのグリッド上に金属による反射コートが形成されたワイヤグリッド層１５ｂと、を有している。

　フィルム型偏光板１５は、ワイヤグリッド層１５ｂが形成された面とは反対の面（他方の面）が開口部２１を覆うように、接着層１９を介してホルダ１７の枠部１７ｂに貼りつけられている。つまり、フィルム型偏光板１５の、光が通過する部分には接着層２７は存在しない。

　フィルム型偏光板１５は薄いため、ホルダ１７に取付けられたときに歪む可能性がある。そのため、ホルダ１７は、フィルム型偏光板１５を張力が生じるように引っ張る必要がある。

　そこで、フィルム型偏光板１５がホルダ１７に取付けられたときに、ホルダ１７によって張力が生じるようにする方法を以下で説明する。

　（実施例１）
　図２に、第１の実施例における偏光板保持体１８の製造手順を示す。本実施例では、窪むように湾曲した湾曲部２１ａを有する治具２１を利用する。

　治具２１は、ホルダ１７と接触する面に、窪むように湾曲する湾曲部２１ａを有している。湾曲部２１ａにホルダ１７を配置して湾曲させる。次に、湾曲した状態のホルダ１７にフィルム型偏光板１５を貼りあわせる。あるいは、湾曲部２１ａ上に配置したホルダ１７に、フィルム型偏光板１５を押すように貼りつける。このようにホルダ１７にフィルム型偏光板１５を貼りつけることで、ホルダ１７とフィルム型偏光板１５がともに湾曲した状態で結合し、ホルダ１７にフィルム型偏光板１５が取り付けられた偏光板保持体１８となる。次に、治具２１から偏光板保持体１８を取り外す。

　治具２１から取り外された偏光板保持体１８は、ホルダ１７の復元力により平らな状態になる。このとき、フィルム型偏光板１５にはホルダ１７に引っ張られることで張力が働き、フィルム偏光板１５のたわみやうねり等の歪が除去される。

　なお、ホルダ１７の復元力によりフィルム型偏光板１５が引っ張られる際に生じる力でフィルム型偏光板１５とホルダ１７との接着が剥がれてはならず、かつフィルム型偏光板１５にはたわみやうねりが生じないように一定の張力が働かなければならない。そのため、治具２１の湾曲部２１ａの曲率は、曲率半径が５０ｍｍ～３００ｍｍまたは、それに準ずる非球面の形状が望ましい。

　（実施例２）
　図３に、第２の実施例に用いるホルダ３７の正面及び底面の概略構成図を示す。ホルダ３７はフィルム型偏光板３５が貼り付けられる面３７ｃが凸形状となるように緩やかに湾曲している。つまり枠部３７ｂが緩やかに湾曲している。

　図４に、第２の実施例における偏光板保持体３８の製造手順を示す。底面３１ｂが平らになっている凹部３１ａを有する治具３１に、ホルダ３７が取り付けられる。このとき、ホルダ３７の、フィルム型偏光板３５が貼り付けられる面３７ｃと凹部３１ａの底面３１ｂとが同じ方向を向くようにする。

　そして、フィルム型偏光板３５をホルダ３７に貼りつける。このとき、ホルダ３７が平らになるようにホルダ３７を押し込みながら、フィルム型偏光板３５をホルダ３７に貼りつける。このようにホルダ３７にフィルム型偏光板３５を貼りつけることで、ホルダ３７とフィルム型偏光板３５がともに湾曲した状態で結合し、ホルダ３７にフィルム型偏光板３５が取り付けられた偏光板保持体３８となる。

　そして、治具３１から偏光板保持体３８を取り外す。治具３１から取り外された偏光板保持体３８は、ホルダ３７の復元力により、フィルム型偏光板３５が貼り付けられた面が凸形状になる、つまり元の湾曲した状態に戻る。ホルダ３７が湾曲した状態に戻ると、フィルム型偏光板３５にはホルダ３７に引っ張られることで張力が働き、フィルム偏光板３５のたわみやうねり等の歪が除去される。

　なお、ホルダ３７の復元力によりフィルム型偏光板３５が引っ張られる際に生じる力でフィルム型偏光板３５とホルダ３７との接着が剥がれてはならず、かつフィルム型偏光板３５にはたわみやうねりが生じないように一定の張力が働かなければならない。そのため、ホルダ３７の湾曲の曲率は、曲率半径が５０ｍｍ～３００ｍｍが望ましい。

　（実施例３）
　図５に、第３の実施例に用いるホルダ４７の概略斜視図を示す。ホルダ４７は枠部４７ｂの一部にバネ形状部４７ｄが形成されている。具体的には、対向する２組の辺からなる枠部４７ｂのうち対向する１組の辺にバネのように伸び縮み可能なバネ形状部４７ｄが形成されている。

　図６に、第３の実施例における偏光板保持体４８の製造手順を示す。本実施例で使用する治具４１は、平板状の基部４１ａと、基部４１ａから突出する壁部４１ｂと、基部４１ａ上を壁部４１ｂに近接、または離間するように移動可能な押し部４１ｃとからなる。

　ホルダ４７を枠部４７ｂが水平になるように基部４１ａ上に配置する。そして、押し部４１ｃを壁部４１ｂ側に移動させて、ホルダ４７を押し込む。押し部４１ｃで押し込まれたホルダ４７は、バネ形状部４７ｄの働きにより縮む。この状態で、フィルム型偏光板４５をホルダ４７に貼りつける。このようにホルダ４７にフィルム型偏光板４５を貼りつけることで、ホルダ４７が縮んだ状態でホルダ４７とフィルム型偏光板４５とが結合し、ホルダ４７にフィルム型偏光板４５が取り付けられた偏光板保持体４８となる。次に、治具４１から偏光板保持体４８を取り外す。

　治具４１から取り外された偏光板保持体４８において、ホルダ４７のバネ形状部４７ｄが弾性力によりもとの形状に戻ろうとする。フィルム型偏光板４５には、ホルダ４７に引っ張られることで張力が働き、フィルム偏光板４５のたわみやうねり等の歪が除去される。

　（実施例４）
　上記の実施例１から実施例３では、ホルダに外力が加わっていない自由状態から、ホルダのフィルム型偏光板が貼り付けられる面が縮むように変形させてフィルム型偏光板をホルダに貼りつけ、その後に、ホルダを自由状態に戻すことで、フィルム型偏光板に張力を生じさせていた。本実施例では、ホルダを変形させないでフィルム型偏光板に張力を生じさせる例を説明する。

　図７に、第４の実施例に用いるホルダ５７の概略斜視図を示す。ホルダ５７には、対向する２組の辺からなる枠部５７ｂの一方の組の辺に互いに対向する１組の第１のツメ５７ｅ、他方の組の辺に互いに対向する１組の第２のツメ５７ｆが設けられている。そして、第１のツメ５７eと第２のツメ５７ｆとは、ホルダ５７の厚さ方向の位置がずれており、第１のツメ５７eと第２のツメ５７ｆとでフィルム型偏光板５５が取り付けられた後述する補強枠５６を保持可能である。第１のツメ５７eと第２のツメ５７ｆとは、ホルダ５７の厚さ方向の位置のずれは、補強枠５６の厚さよりも小さくする。

　次に、図８および図９を基に、偏光板保持体５８の製造手順を説明する。図８は、補強枠５６にフィルム型偏光板５５を取付ける様子を示す概略図、図９は、補強枠５６をホルダ５７に取付けた状態の偏光板保持体５８で概略図である。

　初めに、フィルム型偏光板５５を、対向する２組の辺からなる補強枠５６に貼りつける。なお、補強枠５６は、光が通過する部分が開口している。そして、フィルム偏光板５５が貼り付けられた補強枠５６を、第１のツメ５７ｅと第２のツメ５７ｆとで挟むように保持させて偏光板保持体５８ができあがる。第１のツメ５７eと第２のツメ５７ｆは、ホルダ５７の厚さ方向の位置のずれが、補強枠５６の厚さよりも小さい。そのため、第１のツメ５７ｅと第２のツメ５７ｆとで保持された補強枠５６は、第１のツメ５７ｅと第２のツメ５７ｆとにそれぞれ逆方向に押されるため湾曲する。補強枠５６が湾曲することでフィルム型偏光板５５も同様に湾曲し、フィルム型偏光板５５が伸ばされ張力が生じ、フィルム型偏光板５５のたわみやうねり等の歪が除去される。

　次に、本発明の偏光板保持体を用いた一例を説明する。図１０に、本発明の偏光板保持体を用いたプロジェクタの一実施形態の概略構成図を示す。

　本発明のプロジェクタ１は、照明光学系２と、色分離光学系３と、光変調部４と、光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５と、投射光学系である投射レンズ６と、からなる。

　照明光学系２は、光源３と、凹レンズ４と、第１レンズアレイ５と、第２レンズアレイ６と、偏光変換素子７と、フィールドレンズ８と、を備える。

　光源３から出射する光は青光、緑光、赤光を有する。凹レンズ４は、光源３から照射されて、凹レンズ４に入射した光を、平行光として出射する。凹レンズ４から出射した光は、第１レンズアレイ５と第２レンズアレイ６とを通過して、偏光変換素子７に入射する。偏光変換素子７において、入射した光の偏光方向が１方向に揃えられ、直線偏光になる。つまり、青（Ｂ）光、緑（Ｇ）光、および赤（Ｒ）光の偏光方向が１方向に揃えられる。偏光変換素子７から出射した光は、フィールドレンズ８によって集光される。

　色分離光学系３は、第１ダイクロイックミラー９と、第２ダイクロイックミラー１０と、反射ミラー１１と、リレーレンズ１２と、集光レンズ１３と、を備える。第１ダイクロイックミラー９および第２ダイクロイックミラー１０は、特定の波長域の光を反射することができる。

　色分離光学系３では、照明光学系２から照射される光を、Ｂ光、Ｇ光、およびＲ光に分離するとともに、後述する光変調部４の光変調素子である液晶パネル１４のいずれかへ導く。

　照明光学系２から照射される光は、第１ダイクロイックミラー９にてＢ光、Ｇ光、Ｒ光のうちの１つ、例えばＢ光を反射し、Ｇ光とＲ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー９で反射したＢ光は、反射ミラー１１、および集光レンズ１３を経て、液晶パネル１４へ向かう。

　第１ダイクロイックミラー９を透過したＧ光とＲ光のうちの一方、例えばＧ光は、第２ダイクロイックミラー１０で反射され、Ｒ光は第２ダイクロイックミラー１０を透過する。第２ダイクロイックミラー１０で反射したＧ光は、集光レンズ１３を経て、液晶パネル１４に向かう。

　第２ダイクロイックミラー１０を透過したＲ光は、リレーレンズ１２、反射ミラー１１、リレーレンズ１２、反射ミラー１１、および集光レンズ１３を経て、液晶パネル１４に向かう。

　光変調部４は、光変調素子である３つの液晶パネル１４と、各液晶パネル１４の入射側に配置される、フィルム型偏光板を備える偏光板保持体１８と、各液晶パネル１４の出射側に配置される吸収型偏光板１６と、を備えている。

　色分離光学系３から入射するＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、それぞれ偏光板保持体１８で偏光方向を揃えられ、液晶パネル１４に入射する。液晶パネル１４にそれぞれ入射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、各色の映像信号のレベルに応じて変調される。液晶パネル１４を出射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、それぞれ吸収型偏光板１６で偏光方向を揃えられて透過する。

　クロスダイクロイックプリズム５では、変調部４からのＢ光、Ｇ光、Ｒ光を合成した合成光、つまり画像光が形成される。

　クロスダイクロイックプリズム５で形成された画像光が投射レンズ６で所望の拡大率で拡大され、不図示のスクリーン上にカラー画像が投射される。

　なお、上記の構成では、液晶パネル１４の入射側にフィルム型偏光板を備えた偏光板保持体１８を配置し、液晶パネル１４の出射側に吸収型偏光板を配置した。しかしながら、出射側にも偏光板保持体１８を配置してもよい。

　以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

１　プロジェクタ
１５、３５、４５、５５　フィルム型偏光板
１５ａ　基板
１５ｂ　ワイヤグリッド層
１７、３７、４７、５７　ホルダ
１７ａ　開口部
１７ｂ、３７ｂ、４７ｂ、５７ｂ　枠部
１８、３８、４８、５８　偏光板保持体
２１　治具
４７ｄ　バネ形状部
５７ｅ　第１のツメ
５７ｆ　第２のツメ

Claims

　フィルム型偏光板と、
　光が通過する開口部を備え、前記開口部を覆う前記フィルム型偏光板を張力がかかる状態で保持する枠部を有するホルダと、
を有する偏光板保持体。
　請求項１に記載の偏光板保持体であって、
　前記枠部は突出するように湾曲し、前記フィルム型偏光板は前記枠部に沿って突出するように湾曲している、偏光板保持体。
　請求項１に記載の偏光板保持体であって、
　前記枠部にはバネ形状部が形成されており、
　前記フィルム型偏光板は、前記バネ形状部が縮んだ状態で前記枠部に保持されている、偏光板保持体。
　請求項１に記載の偏光板保持体であって、
　前記フィルム型偏光板が取り付けられる補強枠を有し、
　前記ホルダの前記枠部には、前記開口部に向かって突出する２組の対向する第１のツメと第２のツメとが設けられており、
　前記第１のツメの位置と前記第２のツメの位置とは、前記枠部の厚さ方向でずれており、
　前記ずれは、前記補強枠の厚さよりも小さくなっており、
　前記フィルム補強枠を取り付けられた前記補強枠は、前記第１のツメと前記第２のツメとに挟まれるように保持されている、偏光板保持体。
　請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光板保持体であって、
　前記フィルム型偏光板は、ワイヤグリッド偏光フィルムである、偏光板保持体。
　フィルム型偏光板と、
　光が通過する開口部を備え、前記開口部を覆う前記フィルム型偏光板を張力がかかる状態で保持する枠部を有するホルダと、
を有する偏光板保持体の製造方法であって、
　前記ホルダが自由状態よりも縮んだ状態で前記フィルム型偏光板を前記ホルダに貼りつける工程と、
　前記フィルム型偏光板を前記ホルダに貼りつける工程の後に、前記ホルダを前記自由状態とする工程と、を含む、偏光板保持体の製造方法。
　請求項６に記載の偏光板保持体の製造法であって、
　平坦な前記ホルダを使用し、
　前記フィルム偏光板を前記ホルダに貼りつける工程において、前記ホルダを窪むように湾曲させた状態で、前記ホルダに前記フィルム型偏光板を貼りつけ、
　前記枠部を自由状態にする工程では、前記枠部を平坦な状態に戻す、偏光板保持体の製造方法。
　請求項６に記載の偏光板保持体の製造法であって、
　湾曲した前記ホルダを使用し、
　前記フィルム偏光板を前記ホルダに貼りつける工程において、前記ホルダを平らにした状態で、前記ホルダに前記フィルム型偏光板を貼りつけ、
　前記ホルダを自由状態にする工程では、前記ホルダを湾曲した状態に戻す、偏光板保持体の製造方法。
　請求項６に記載の偏光板保持体の製造法であって、
　バネのように伸び縮み可能な前記ホルダを使用し、
　前記フィルム偏光板を前記枠部に貼りつける工程において、前記ホルダを押し込んで縮ませた状態で、前記ホルダに前記フィルム型偏光板を貼りつけ、
　前記枠部を自由状態にする工程では、前記ホルダの押し込みをやめる、偏光板保持体の製造方法。
　フィルム型偏光板と、
　光が通過する開口部を備え、前記開口部を覆う前記フィルム型偏光板を張力がかかる状態で保持する枠部を有するホルダと、
を有する偏光板保持体の製造方法であって、
　前記フィルム型偏光板を補強枠に取付ける工程と、
　前記フィルム型偏光板が取り付けられた前記補強枠を、前記ホルダに設けた第１のツメと第２のツメとで逆方向に押さえつけるように保持させる工程と、を含む、偏光板保持体の製造方法。