JP2005338160A - Polarizing plate and liquid crystal projector - Google Patents
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Abstract
【課題】 保持板と偏光体との接合に手間がかからず、低コストで、しかも光透過性と放熱性に優れた偏光板、及びそれを用いた液晶プロジェクタを提供する。
【解決手段】 液晶プロジェクタ1は、照明光学系100と、照明光学系100から射出される照明光を、それぞれ異なる波長域の3色の光に分離する色光分離光学系200と、各色光束を変調する液晶パネル400R,400G,400Bと、変調された色光束を合成するプリズム500と、合成された光束を拡大投写する投写レンズユニット12を備える。入射側偏光板260R,260G,260Bは、光学異方性のない等方性の結晶構造を有する透光性セラミックス(透光性イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG))の焼結体基板からなる保持板の表面に偏光体が接合されている。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarizing plate which does not require time and labor for joining a holding plate and a polarizer, is low in cost and excellent in light transmission and heat dissipation, and a liquid crystal projector using the same.
A liquid crystal projector (1) includes an illumination optical system (100), a color light separation optical system (200) that separates illumination light emitted from the illumination optical system (100) into three colors of different wavelength ranges, and modulates each color beam. Liquid crystal panels 400R, 400G, and 400B, a prism 500 that combines the modulated color beams, and a projection lens unit 12 that magnifies and projects the combined beam. Incident-side polarizing plates 260R, 260G, and 260B are made of a sintered substrate of translucent ceramics (translucent yttrium, aluminum, garnet (YAG)) having an isotropic crystal structure without optical anisotropy. A polarizer is bonded to the surface of the plate.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、液晶パネルの画像を投写表示する液晶プロジェクタに用いる偏光板及び液晶プロジェクタに関する。 The present invention relates to a polarizing plate and a liquid crystal projector used in a liquid crystal projector that projects and displays an image on a liquid crystal panel.
従来、プレゼンテーションあるいはホームシアター用途の画像表示装置として、光変調作用を有する液晶パネル、およびこの液晶パネルに光を照射する光源ランプとから構成され、液晶パネルによって変調された光をスクリーン上に拡大し投影して画像を表示する液晶プロジェクタが広く知られている。こうした液晶プロジェクタにおいて、小型化、高精細化、高輝度化に対応するために、強い光を照射する光源ランプが用いられるようになってきている。 Conventionally, as an image display device for presentation or home theater use, it is composed of a liquid crystal panel having a light modulation action and a light source lamp for irradiating light to the liquid crystal panel, and the light modulated by the liquid crystal panel is enlarged and projected on the screen. Liquid crystal projectors that display images are widely known. In such a liquid crystal projector, a light source lamp that emits intense light has been used to cope with downsizing, high definition, and high brightness.
このような液晶プロジェクタは、通常、液晶パネルの光入射面側と光射出面側に偏光板を供えている。偏光板は偏光軸方向の光成分のみを透過し、他の光成分を遮断する機能を有している。そのため、偏光軸方向の光成分以外の光を遮断する際に発熱する。この発熱により偏光板の温度が上昇すると、偏光板自体の歪や劣化が生じ、遮断すべき光を透過してしまったり、遮断すべきでない光を遮断してしまったりして、スクリーン上に投影する画像の鮮明さがそこなわれるという課題がある。また、液晶パネルも同様に熱には弱く、高温になると特性に支障をきたしてしまう。 Such a liquid crystal projector usually has polarizing plates on the light incident surface side and the light exit surface side of the liquid crystal panel. The polarizing plate has a function of transmitting only the light component in the polarization axis direction and blocking other light components. Therefore, heat is generated when light other than the light component in the polarization axis direction is blocked. If the temperature of the polarizing plate rises due to this heat generation, the polarizing plate itself will be distorted and deteriorated, and light that should be blocked will be transmitted or light that should not be blocked will be blocked and projected onto the screen. There is a problem that the sharpness of the image to be lost is lost. In addition, the liquid crystal panel is also vulnerable to heat, and the characteristics are hindered at high temperatures.
このような熱に対応するために、サファイア基板からなる保持板の表面に偏光体を接合した偏光板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to cope with such heat, a polarizing plate has been proposed in which a polarizer is bonded to the surface of a holding plate made of a sapphire substrate (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記の特許文献1の偏光板は、偏光体を接合する保持板にサファイア基板を用いることにより、充分な放熱効果を得ることができるものの、単結晶サファイア基板を生成した後の削り出し工程(研磨工程)時に、X線回析などによりC軸の傾き角の測定を繰り返しながら研磨する必要があると共に、保持板と偏光体の接合時に、偏光体の透過偏光軸と保持板(サファイア基板)のC軸とを精密に制御する必要があるなど、手間がかかりコスト的に課題があった。
However, although the polarizing plate of the above-mentioned
そこで、本発明は、保持板と偏光体との接合に手間がかからず、低コストで、しかも光透過性と放熱性に優れた偏光板、及びそれを用いた液晶プロジェクタを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a polarizing plate that does not require time and effort to join the holding plate and the polarizer, is low in cost, and is excellent in light transmission and heat dissipation, and a liquid crystal projector using the polarizing plate. Objective.
上記課題を解決するために、本発明の偏光板は、等方性の結晶構造を有する透光性セラミックスにより形成された基板からなる保持板の表面に偏光体を接合したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the polarizing plate of the present invention is characterized in that a polarizing body is bonded to the surface of a holding plate made of a transparent ceramic having an isotropic crystal structure.
この構成によれば、保持板が等方性の結晶構造(等軸晶系)を有する透光性セラミックスにより形成された基板からなることにより、保持板と偏光体との接合時に、偏光体の偏光軸と保持板の偏光軸を合わせる手間が必要なく、低コストで、しかも光透過性と放熱性に優れた偏光板を提供することができる。 According to this configuration, the holding plate is made of a transparent ceramic having an isotropic crystal structure (equiaxial crystal system), so that when the holding plate and the polarizer are bonded, Thus, it is possible to provide a polarizing plate which does not require time and effort to match the polarization axis with that of the holding plate, is low in cost, and has excellent light transmittance and heat dissipation.
また、本発明の偏光板は、透光性セラミックスが多結晶焼結体からなることを特徴とする。 The polarizing plate of the present invention is characterized in that the translucent ceramic is made of a polycrystalline sintered body.
この構成によれば、保持板が等方性の結晶構造を有する多結晶焼結体基板で形成されることにより、保持板と偏光体との接合時に、偏光体の偏光軸と保持板の偏光軸を合わせる手間が必要なく、低コストで、しかも光透過性と放熱性に優れた偏光板を提供することができる。また、焼結体なので単結晶のものに比べ短時間に製造でき、偏光板の製造時間を短くできる。 According to this configuration, when the holding plate is formed of a polycrystalline sintered body substrate having an isotropic crystal structure, the polarization axis of the polarizing body and the polarization of the holding plate are bonded when the holding plate and the polarizing body are joined. It is possible to provide a polarizing plate that does not require the effort to align the axes, is low in cost, and is excellent in light transmittance and heat dissipation. Moreover, since it is a sintered body, it can be manufactured in a shorter time than a single crystal, and the manufacturing time of the polarizing plate can be shortened.
また、本発明の偏光板は、多結晶焼結体が多結晶透明イットリウムアルミニウムガーネットセラミックスからなることを特徴とする。 The polarizing plate of the present invention is characterized in that the polycrystalline sintered body is made of polycrystalline transparent yttrium aluminum garnet ceramics.
この構成によれば、保持板が等方性の結晶構造を有する多結晶透明イットリウムアルミニウムガーネットセラミックス基板で形成されることにより、保持板と偏光体との接合時に、偏光体の偏光軸と保持板の偏光軸を合わせる手間が必要なく、低コストで、しかも光透過性と放熱性に優れた偏光板を提供することができる。さらに、液晶プロジェクタの使用にも適した放熱性が得られる。 According to this configuration, when the holding plate is formed of a polycrystalline transparent yttrium aluminum garnet ceramic substrate having an isotropic crystal structure, the polarizing axis of the polarizing body and the holding plate are joined when the holding plate and the polarizing body are joined. Therefore, it is possible to provide a polarizing plate which is low in cost and excellent in light transmittance and heat dissipation. Furthermore, heat dissipation suitable for the use of a liquid crystal projector can be obtained.
また、本発明の偏光板は、多結晶焼結体が多結晶透明スピネルからなることを特徴とする。 The polarizing plate of the present invention is characterized in that the polycrystalline sintered body is made of polycrystalline transparent spinel.
この構成によれば、保持板が等方性の結晶構造を有する多結晶スピネル基板で形成されることにより、保持板と偏光体との接合時に、偏光体の偏光軸と保持板の偏光軸を合わせる手間が必要なく、低コストで、しかも光透過性と放熱性に優れた偏光板を提供することができる。さらに、液晶プロジェクタの使用にも適した放熱性が得られる。 According to this configuration, since the holding plate is formed of a polycrystalline spinel substrate having an isotropic crystal structure, the polarization axis of the polarizer and the polarization axis of the holding plate are set at the time of joining the holding plate and the polarizer. It is possible to provide a polarizing plate that does not require labor for matching, is low in cost, and is excellent in light transmittance and heat dissipation. Furthermore, heat dissipation suitable for the use of a liquid crystal projector can be obtained.
また、本発明の電気光学ユニットは、画像情報に応じて変調する電気光学装置と、保持板の表面に偏光体を接合した偏光板と、前記電気光学装置と前記偏光板とが対向した状態に保持する保持体とを備えた電気光学ユニットであって、前記電気光学装置の光入射面側と光射出面側とのうちの少なくともどちらか一方に、前述の偏光板を、前記電気光学装置と0.1〜10mmの間隔を設けて保持したことを特徴とする。 The electro-optical unit of the present invention includes an electro-optical device that modulates according to image information, a polarizing plate in which a polarizer is bonded to the surface of a holding plate, and the electro-optical device and the polarizing plate facing each other. An electro-optical unit including a holding body that holds the polarizing plate on at least one of a light incident surface side and a light emission surface side of the electro-optical device, and the electro-optical device. It is characterized by being held with an interval of 0.1 to 10 mm.
この構成によれば、光透過性と放熱性に優れると共に、電気光学装置の表面にゴミ等が付着することがなく、偏光板の表面にゴミ等が付着した場合でも、ゴミが電気光学装置の表示面から離れていることによって焦点が合い難く、投写される画像の品位を損なうことを防止した電気光学ユニットを得ることができる。偏光板と電気光学装置と間隔は0.1〜10mmが好ましく、0.5〜5mmがより好ましい。偏光板と電気光学装置との間隔は0.1mmより狭いと両者の間で蓄積した熱が十分に放熱されにくくなり、その結果、電気光学装置が熱変形しやすくなる。また10mmより間隔が大きくなると、電気光学ユニットの厚みが増すため、場所をとるようになり、小型化を実現できない。また、保持体が焼結体なので単結晶のものに比べ短時間に製造でき、偏光板の製造時間を短くできる。 According to this configuration, the light transmission and the heat dissipation are excellent, and dust or the like does not adhere to the surface of the electro-optical device. An electro-optic unit that is difficult to focus by being away from the display surface and prevents the quality of the projected image from being impaired can be obtained. The distance between the polarizing plate and the electro-optical device is preferably 0.1 to 10 mm, and more preferably 0.5 to 5 mm. If the distance between the polarizing plate and the electro-optical device is narrower than 0.1 mm, the heat accumulated between the two becomes difficult to dissipate sufficiently, and as a result, the electro-optical device is likely to be thermally deformed. If the interval is larger than 10 mm, the thickness of the electro-optical unit increases, so that it takes up space, and downsizing cannot be realized. Moreover, since the holding body is a sintered body, it can be manufactured in a shorter time than a single crystal and the manufacturing time of the polarizing plate can be shortened.
また、本発明の液晶プロジェクタは、照明光を射出する照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、前記電気光学装置で得られる変調光束を投写する投写光学系とを備え、前記電気光学装置の光入射面側と光射出面側とのうちの少なくともどちらか一方に、前記偏光板を前記電気光学装置と0.1〜10mmの間隔を設けて備えたことを特徴とする。 The liquid crystal projector of the present invention projects an illumination optical system that emits illumination light, an electro-optical device that modulates light from the illumination optical system according to image information, and a modulated light beam obtained by the electro-optical device. A projection optical system, and at least one of a light incident surface side and a light emission surface side of the electro-optical device is provided with a gap of 0.1 to 10 mm from the electro-optical device. It is characterized by having prepared.
この構成によれば、電気光学装置の光入射面側と光射出面側とのうちの少なくともどちらか一方に、保持板が透光性セラミックス基板で形成された偏光板を備えることにより、光透過性と放熱性に優れると共に電気光学装置から射出される変調光(画像光)のコントラストの低下を抑制し、スクリーン上に投影する画像の鮮明な液晶プロジェクタを提供することができる。偏光板と電気光学装置と間隔は0.1〜10mmが好ましく、0.5〜5mmがより好ましい。偏光板と電気光学装置との間隔は0.1mmより狭いと両者の間で蓄積した熱が十分に放熱されにくくなり、祖の結果、電気光学装置が熱変形しやすくなる。また10mmより間隔が大きくなると、電気光学ユニットの厚みが増すため、場所をとるようになり、小型化を実現できない。また、保持体が焼結体なので単結晶のものに比べ短時間に製造でき、偏光板の製造時間を短くできる。 According to this configuration, the holding plate is provided with the polarizing plate formed of the translucent ceramic substrate on at least one of the light incident surface side and the light emitting surface side of the electro-optical device, thereby transmitting light. In addition, it is possible to provide a liquid crystal projector with a clear image projected on a screen, with excellent properties and heat dissipation, while suppressing a decrease in contrast of modulated light (image light) emitted from an electro-optical device. The distance between the polarizing plate and the electro-optical device is preferably 0.1 to 10 mm, and more preferably 0.5 to 5 mm. If the distance between the polarizing plate and the electro-optical device is narrower than 0.1 mm, the heat accumulated between the two becomes difficult to dissipate sufficiently, and as a result, the electro-optical device is likely to be thermally deformed. If the interval is larger than 10 mm, the thickness of the electro-optical unit increases, so that it takes up space, and downsizing cannot be realized. Moreover, since the holding body is a sintered body, it can be manufactured in a shorter time than a single crystal and the manufacturing time of the polarizing plate can be shortened.
本発明の実施形態を図面に従って説明する。図1は、本発明を適用した液晶プロジェクタを示す説明図であり、図2は、本発明の偏光板の説明図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a liquid crystal projector to which the present invention is applied, and FIG. 2 is an explanatory view of a polarizing plate of the present invention.
先ず、図1に基づいて液晶プロジェクタ1の構成について説明する。
図1において、液晶プロジェクタ1は、照明光学系100と、照明光学系100から射出される照明光を、それぞれ異なる波長域の3色の光に分離する色光分離光学系200と、各色光束を変調する電気光学装置としての液晶パネル400R,400G,400Bと、変調された色光束を合成する色合成光学系としてのプリズム(ダイクロイックプリズム)500と、合成された光束を拡大投写する投写光学系としての投写レンズユニット12を備えている。
First, the configuration of the
In FIG. 1, a
また、色光分離光学系200によって分離された各色光束のうち青色光束Bを、液晶パネル400Bに導く光変調系300を備えている。さらに、液晶パネル400R,400G,400Bの光入射面側および光射出面側に入射側偏光板260R,260G,260Bと射出側偏光板270R,270G,270Bを備えている。
In addition, a
照明光学系100は、光源ランプユニット11からの射出光の光軸1aを装置前方向に向けて直角に折り曲げる反射ミラー101と、この反射ミラー101を挟んで前後に直交する状態に均一照明光学素子であるインテグレータレンズ102,103とを備えている。なお、光源ランプユニット11は、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀ランプ等の高輝度ランプ光源である。
The illumination
インテグレータレンズ102,103は、マトリクス状に配置された複数の矩形レンズを有しており、インテグレータレンズ102は、光源ランプユニット11から射出された射出光の光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束をインテグレータレンズ103の近傍で集光させる。インテグレータレンズ103は、インテグレータレンズ102から射出された各部分光束を、液晶パネル400R,400G,400B上に重畳させる機能を有している。
The
色光分離光学系200は、青緑反射ダイクロイックミラー201と、緑反射ダイクロイックミラー202と、反射ミラー203とから構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー201において、均一照明光学素子(インテグレータレンズ102,103)を通過した光束Wのうち光束Wに含まれる赤色光束Rを透過させるとともに、青色光束Bおよび緑色光束Gが直角に反射する。反射した青色光束Bおよび緑色光束Gは、緑反射ダイクロイックミラー202の側に向かう。
The color light separation
青緑反射ダイクロイックミラー201を通過した赤色光束Rは、後方の反射ミラー203で直角に反射されて、赤色光束Rの射出部204からプリズム500の側に射出される。次に、青緑反射ダイクロイックミラー201において反射された青色光束B及び緑色光束Gのうち、緑色光束Gのみが、緑反射ダイクロイックミラー202において直角に反射されて、緑色光束Gの射出部205からプリズム500の側に射出される。緑反射ダイクロイックミラー202を通過した青色光束Bは、青色光束Bの射出部205から光変調系300の側に射出される。このように構成された照明光学系100から各色光束の射出部204,205,206までの距離が全て等しくなるように設定されている。
The red light beam R that has passed through the blue-green reflecting
色光分離光学系の赤色光束R及び緑色光束Gの射出部204,205の射出側には、それぞれ集光レンズ251,252が配置されている。したがって、各射出部から射出された赤色光束R及び緑色光束Gは、これらの集光レンズ251,252に入射して平行化される。
Condensing
平行化された赤色光束R及び緑色光束Gは、入射側偏光板260R,260Gによって偏光方向が揃えられる(偏光軸と同じ方向の光成分のみが透過される)。入射側偏光板260R,260Gを透過された光束は、液晶パネル400R,400Gに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶パネル400R,400Gは、駆動手段(図示せず)によって画像情報に対応する画像信号によってスイッチング制御されて、これによりここを通過する各色光の変調が行われる。このような駆動手段は公知の手段を使用することができる。
The paralleled red light beam R and green light beam G are aligned in the polarization direction by the incident-side
一方、青色光束Bは、光変調系300を介し、さらに入射側偏光板260Bによって偏光方向が揃えられた後、対応する液晶パネル400Bに入射して、液晶パネル400Bにおいて画像情報に応じて変調が施される。なお、液晶パネル400R,400G,400Bとしては、例えばポリシリコンTFTをスイッチング素子として用いたものを採用することができる。なお、入射側偏光板260R,260G,260Bは、液晶パネル400R,400G,400Bから、例えば0.1〜10mmの間隔を開けて各々セットされている。
On the other hand, the blue light beam B is incident on the corresponding
光変調系300は、集光レンズ301と、入射側反射ミラー302と、射出側反射ミラー303と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ304と、液晶パネル400Bの手前側に配置した集光レンズ305とから構成される。各色光束の光路の長さ、すなわち光源ランプユニット11から各液晶パネルまでの距離は青色光束Bが最も長くなる。したがって、この光束の光量損失が最も多いが、光変調系300を介在させることにより、光量損失を抑制できる。青色光束Bの経路中に光変調系300を設けない場合には、青色光束Bが照明する液晶パネル400Bの照明領域は、他の色光束が照明する液晶パネルの照明領域に比べて大きくなり、照明効率が低下する。
The
各液晶パネル400R,400G,400Bを通って変調された各色光束は、射出側偏光板270R,270G,270Bに入射する。この射出側偏光板270R,270G,270Bの偏光軸は、変調されて入射する直線偏光光の所定の偏光方向と同じになるように設定され、プリズム500の各入射面の表面に直接透明接着剤を用いて偏光体が貼られている。この射出側偏光板270R,270G,270Bを透過した光がプリズム500に入射して合成される。
Each color beam modulated through the
プリズム500は、R光を反射するR光反射ダイクロイック面501と、B光を反射するB光反射ダイクロイック面502とを備えている。R光反射ダイクロイック面501とB光反射ダイクロイック面502とは、R光を反射する誘電体多層膜と、B光を反射する誘電体多層膜とを4つの直角プリズムの界面に略X字状に形成することにより設けられる。2つのダイクロイック面501,502によって3色の変換光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。
The
そして、プリズム500によって合成されたカラー画像は、投写レンズユニット12を介して、所定の位置にあるスクリーン13の投写面上に拡大投写される。
Then, the color image synthesized by the
次に偏光板について、図2に基づいて説明する。同図(a)は、入射側偏光板の概略平面図であり、同図(b)は、入射側偏光板の概略断面図である。 Next, the polarizing plate will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a schematic plan view of the incident side polarizing plate, and FIG. 4B is a schematic sectional view of the incident side polarizing plate.
なお、図2に示す偏光板は、入射側偏光板260R,260G,260Bの説明図である。液晶パネル400R,400G,400Bの光射出面側に備えた射出側偏光板270R,270G,270Bは、入射する変調光のほとんどを透過させるが、液晶パネル400R,400G,400Bの光入射面側に備えた入射側偏光板260R,260G,260Bは、入射する直線偏光光の一部を遮断するために発熱(温度上昇)が大きくなる。本実施形態では、この温度上昇を低減するために、温度上昇の大きな入射側偏光板260R,260G,260Bのみに保持板を適用している。なお、液晶プロジェクタ用として必要な放熱性を確保できる放熱板(保持板)の熱伝導率は、約5.0W/mK以上が必要である。また、偏光板の透過率は、一般的に40%程度と低い透過率である。
In addition, the polarizing plate shown in FIG. 2 is explanatory drawing of incident
入射側偏光板260R,260G,260Bは、等方性(異方性がない、あるいは立方晶である)の結晶構造(等軸晶系)を有する透光性セラミックスの多結晶透明イットリウム・アルミニウム・ガーネットセラミックス(以下YAGと表記する)から形成された保持板MBと、偏光体POとで構成され、保持板MBの表面に、偏光体POがシリコン系接着剤やアクリル系接着剤などの透明接着剤(図示せず)で気泡が発生しないように貼り合わせ(接合)されている。保持板MBおよび偏光体POは、略矩形形状を有する液晶パネル400R,400G,400Bの有効表示領域に対応して形成されるため、共に略矩形形状を有している。
The incident-side
偏光体POは、ポリビニールアルコール(PVA)にヨウ素を吸着・分散させてフィルム状にした後に、このフィルム状のものを一定方向に延伸し、延伸されたフィルムの両面にアセテートセルロース系のフィルムを接着剤で積層された偏光体である。 Polarizer PO is made by adsorbing and dispersing iodine in polyvinyl alcohol (PVA) to form a film, and then stretching the film in a certain direction. Acetate cellulose film is applied to both sides of the stretched film. It is a polarizer laminated with an adhesive.
このように構成された偏光板は、保持板MBが等方性の結晶構造(等軸晶系)を有するYAGで形成されていることにより、偏光軸を制御する等の手間を掛けることなく所定の形状に加工ができる。この保持板MBへの偏光体POの貼り合せは、偏光体POの透過偏光軸axが、保持板MBの直交する2つの辺s1,s2の内の、例えば、辺s1に沿う方向に貼り合わされている。 In the polarizing plate configured as described above, since the holding plate MB is formed of YAG having an isotropic crystal structure (isometric crystal system), the polarizing plate is predetermined without taking time and effort to control the polarization axis. Can be processed into a shape. The polarizer PO is bonded to the holding plate MB in such a manner that the transmission polarization axis ax of the polarizer PO is bonded in the direction along the side s1, for example, of the two sides s1 and s2 orthogonal to the holding plate MB. ing.
この貼り合せの際、保持板MBが等方性の結晶構造のYAGで形成されていることにより、保持板MBと偏光体POの光学軸合せが不要である。また、保持板MBは無色透明(可視光の波長帯域において)なYAGで形成されていることにより、R,G,Bの3色のどの偏光板にも保持板として使用できる。なお、保持板MBを形成するYAGについての説明は後述する。 At the time of this bonding, since the holding plate MB is formed of YAG having an isotropic crystal structure, it is not necessary to align the optical axes of the holding plate MB and the polarizer PO. Further, since the holding plate MB is formed of YAG that is colorless and transparent (in the wavelength band of visible light), it can be used as a holding plate for any polarizing plate of R, G, and B colors. A description of YAG forming the holding plate MB will be given later.
保持板MBと偏光体POとが貼り合わされた偏光板260R,260G,260Bは、対応する液晶パネル400,400G,400Bの入射側に、偏光体POを液晶パネル側にして、液晶パネルから、例えば1〜5mmの間隔を開けてセットされる。なお、入射側偏光板の偏光体POを各液晶パネル側にして配置することにより、偏光特性の変化をできる限り抑えることができる。
The
このように構成された入射側偏光板260R,260G,260Bは、偏光体POを透過できなかった光の吸収による発熱を保持板MBに伝導し、その熱を効率よく放熱させることができ、偏光板及び液晶パネルの特性を維持することにより、照度ムラのない投写画像を得ることができる。なお、入射側偏光板260R,260G,260Bを構成する保持板MBをYAGで構成することにより、各液晶パネル400R,400G,400B面において、サファイアに劣るが液晶プロジェクタ用の偏光板(保持板MB)として使用するのに充分な温度低下効果(放熱性)が得られた。
The incident-side
次に、本発明の保持板に用いる多結晶イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)について説明する。 Next, the polycrystalline yttrium aluminum garnet (YAG) used for the holding plate of the present invention will be described.
YAGの生成は、Al(NH4)・(SO4)3とYCl3とを所定のモル比で秤量し、ボールミル粉砕の後、空気中1200℃で3時間仮焼成し、平均粒径1μm以下のイットリウム・アルミニウム・ガーネットの原料粉末を得る。仮焼成前に、焼成助剤としてフッ素化合物のLiFを所定の重量添加し均一に混合する。 YAG is produced by weighing Al (NH 4 ) · (SO 4 ) 3 and YCl 3 at a predetermined molar ratio, ball milling, and pre-baking at 1200 ° C. for 3 hours in air, with an average particle size of 1 μm or less The raw material powder of yttrium, aluminum and garnet is obtained. Prior to the preliminary firing, a predetermined weight of a fluorine compound LiF is added as a firing aid and mixed uniformly.
材料はAl(NH4)・(SO4)3とYCl3とに限らず、AlやYの水酸化物、炭酸塩、その他500〜1300℃で熱分解しYAGに転化する物質であれば、任意の材料を用いることができる。仮焼成雰囲気は任意であるが、空気中や酸素中等の含酸素雰囲気が好ましい。 The material is not limited to Al (NH 4 ) · (SO 4 ) 3 and YCl 3 , but any Al or Y hydroxide, carbonate, or any other substance that is thermally decomposed at 500 to 1300 ° C. and converted to YAG, Any material can be used. Although the calcination atmosphere is arbitrary, an oxygen-containing atmosphere such as air or oxygen is preferable.
また、焼結助剤は、LiFの他に、NaF、MgF2、NH4F、テトラフルオロエチレン樹脂等の任意のフッ素原料を用い得ることができる。好ましい添加量は、Fイオン換算で仮焼成後のYAGの全重量に対し100〜4000wtppmとする。Fイオンの添加量が不足の場合には、後の焼結時の焼結性が低下し、過剰の場合には焼結時に異相が析出し、いずれも透明度が低下する。 Further, the sintering aid may be in addition to LiF, may be used NaF, MgF 2, NH 4 F , any fluorine raw material such as tetrafluoroethylene resin. A preferable addition amount is set to 100 to 4000 wtppm with respect to the total weight of YAG after calcination in terms of F ions. When the addition amount of F ions is insufficient, the sinterability at the time of subsequent sintering is lowered, and when it is excessive, a heterogeneous phase is precipitated at the time of sintering, and the transparency is lowered.
そして、仮焼結生成物のYAG粉末を粉砕後、100メッシュパスに造粒し、石膏製の鋳型に流し込んで(スリップ鋳造法)所定の形状に成型する。この成形では、YAGが偏光学異方性を有しないので焼結体で保持板MBを形成できることから、所定の形状(平面外形状)が完成後の保持板MBの外形状とすることができる。 Then, after pulverizing the YAG powder of the presintered product, it is granulated into a 100 mesh pass, poured into a gypsum mold (slip casting method), and molded into a predetermined shape. In this molding, since the YAG does not have polarization anisotropy, the holding plate MB can be formed of a sintered body. Therefore, the predetermined shape (out-plane shape) can be the outer shape of the completed holding plate MB. .
次に、成型後のYAGを、真空中、水素中、Ar中、He中等の、無酸素雰囲気で焼結する。空気中や酸素中では透明な焼結体は得られない。焼結は1次焼成と2次焼結との2段階で行い、1次焼成ではYAGをある程度焼結させると共に、YAG粒子の活性を抑え焼結(2次焼成)でのYAG粒子の異常成長を防止する。YAG粒子の異常成長が生じると、焼結体は不透明となる。 Next, the molded YAG is sintered in an oxygen-free atmosphere such as in vacuum, hydrogen, Ar, or He. A transparent sintered body cannot be obtained in air or oxygen. Sintering is performed in two stages, primary firing and secondary sintering. In the primary firing, YAG is sintered to some extent and the activity of YAG particles is suppressed, and abnormal growth of YAG particles in the sintering (secondary firing). To prevent. When abnormal growth of YAG particles occurs, the sintered body becomes opaque.
1次焼成温度は最高温度を1300〜1550℃とし、これ以下では焼結体の緻密化が不十分で、これ以上ではYAG粒子の異常成長による不透明化が生じる。1次焼成と2次焼結とは好ましくは連続して行い、その間の昇温速度は好ましくは120℃/時間以下とする。昇温速度を高めると、均一な粒成長が得られず透明度が低下する。2次焼結温度は最高温度を1650〜1900℃とし、1650℃未満では焼結が不十分で透明度が低下し、1900℃超えるとYAGの溶融や蒸発が顕著となる。 The primary firing temperature is set to a maximum temperature of 1300 to 1550 ° C. Below this temperature, the sintered body is not sufficiently densified, and above this, opacification occurs due to abnormal growth of YAG particles. The primary firing and the secondary sintering are preferably performed continuously, and the rate of temperature rise during that is preferably 120 ° C./hour or less. When the heating rate is increased, uniform grain growth cannot be obtained and the transparency is lowered. The secondary sintering temperature is set to a maximum temperature of 1650 to 1900 ° C. If the temperature is lower than 1650 ° C, the sintering is insufficient and the transparency is lowered, and if it exceeds 1900 ° C, melting and evaporation of YAG become remarkable.
そののち、焼結体をダイヤモンド砥粒等を用いラッピング加工を行うことにより、光透過性に優れた多結晶透明イットリウム・アルミニウム・ガーネットセラミックス(YAGセラミックス)からなる基板(保持板)が完成する。 Thereafter, the sintered body is lapped using diamond abrasive grains or the like, thereby completing a substrate (holding plate) made of polycrystalline transparent yttrium / aluminum / garnet ceramics (YAG ceramics) excellent in light transmittance.
こうしたYAGと、他の透明材料である石英ガラス(SiO2)、サファイア、水晶との特性値の比較を表1に示す。 Table 1 shows a comparison of the characteristic values of YAG and other transparent materials such as quartz glass (SiO 2 ), sapphire, and quartz.
そして、各入射側偏光板260R,260G,260Bを構成する保持板MBをYAGで形成することにより、放熱性の面でサファイアに劣るが、YAGが異方性でない(偏光に対し旋光性がない)ことにより、保持板MBと偏光体POとの接合時に、偏光体POの偏光軸と保持板MBの偏光軸を合わせる必要がない。しかも、サファイアが光学異方性を有する結晶構造なため、単結晶で製造しなければならないが、これに対しYAGは光学異方性のない結晶構造なため、焼結体で保持板を形成可能であり、サファイアを用いた場合に比べて、コスト的に優れた偏光板、あるいは、この偏光板を用いた液晶プロジェクタ1を得ることができる。
And, by forming the holding plate MB constituting each incident
また、保持板MB構成する基板材料が単結晶であると、数週間〜数箇月かけてインゴットに成長させる必要がある。これに対しYAGは、焼結体で提供できることで、保持板MBを数日で製造することができる。さらに、単結晶であると、インゴットをスライスなどの加工に手間とコストがかかるが、YAGは焼結体であるので、成形時に予め所望の形状に成形でき、加工の手間とコストを低減できる。 Further, if the substrate material constituting the holding plate MB is a single crystal, it is necessary to grow it into an ingot over several weeks to several months. On the other hand, since YAG can be provided as a sintered body, the holding plate MB can be manufactured in a few days. Furthermore, if it is a single crystal, it takes time and cost to process the ingot, etc., but since YAG is a sintered body, it can be formed into a desired shape at the time of forming, and the processing time and cost can be reduced.
また、一般に熱伝導率(放熱性)がよいと言われるセラミックスの中でも、光学異方性のない結晶構造で、かつ熱伝導率の比較的よいYAGを採用したので、液晶プロジェクタに採用しても充分な放熱性が得られる。 Also, among ceramics that are generally said to have good thermal conductivity (heat dissipation), YAG, which has a crystal structure with no optical anisotropy and relatively good thermal conductivity, is adopted. Sufficient heat dissipation is obtained.
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
(変形例1)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
(Modification 1)
上記の実施形態では、保持板MBが透光性セラミックスとしての多結晶透明イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)から形成された場合で説明したが、多結晶透明スピネル(MgAl2O4)で形成した場合でも、YAGと同等の効果が得られる。多結晶透明スピネルは、尖晶石とも呼ばれ、光透過性および熱伝導性に優れている。 In the above embodiment, the case where the holding plate MB is formed from polycrystalline transparent yttrium aluminum garnet (YAG) as a translucent ceramic is described, but it is formed from polycrystalline transparent spinel (MgAl 2 O 4 ). Even in this case, the same effect as YAG can be obtained. Polycrystalline transparent spinel, also called spinel, is excellent in light transmission and thermal conductivity.
多結晶透明スピネルは、アルミナとマグネシアの粉末原料を1000〜1400℃に加熱する固相反応で生成される。この時、約8%の体積膨張を伴うため、生成されたスピネルを微粉砕して、これを原料のスピネル紛体として、改めて所定の形状に成形した後、焼結し直して形成される。こうした多結晶透明スピネルの特性値を表2に示す。 The polycrystalline transparent spinel is produced by a solid phase reaction in which alumina and magnesia powder raw materials are heated to 1000 to 1400 ° C. At this time, since the volume expansion is about 8%, the formed spinel is finely pulverized, formed into a predetermined shape as a raw material spinel powder, and then sintered again. Table 2 shows the characteristic values of such a polycrystalline transparent spinel.
(変形例2)
実施形態では、入射側偏光板260R,260G,260Bのみが透光性セラミックス(多結晶YAG、あるいは多結晶スピネル)から形成される保持板MBの表面に偏光体POが貼り付けされた構成であるが、同様に、射出側偏光板270R,270G,270Bも、透光性セラミックスから形成される保持板MBの表面に偏光体POが貼り付けされた構成でもよい。この場合にも、各射出側偏光板を液晶パネル400R,400G,400Bから1〜5mmの間隔を開けて各々セットするのが好ましい。これにより、より効率良く放熱することが可能となる。
(Modification 2)
In the embodiment, only the incident-side
また、射出側偏光板270R,270G,270Bのみが透光性セラミックスから形成される保持板MBと偏光体POとから構成する偏光板であってもよい。この場合には、各射出側偏光板の偏光軸を、変調されて入射する直線偏光光の所定の偏光方向と同じになるように設定して、対応する各液晶パネルの、例えば光入射面に貼り付ければよい。
(変形例3)
Further, only the exit side
(Modification 3)
実施形態では、入射側偏光板260(260R,260G,260B)及び射出側偏光板270(270R,270G,270B)を、液晶パネル400(400R,400G,400B)の光入射面側および光射出面側に個別に配置した場合で説明したが、入射側偏光板260と射出側偏光板270とのうちの少なくともどちらか一方を、液晶パネル400と間隔を開けて対向保持した一体構成の電気光学ユニットとしてもよい。この実施形態を、図3に示す電気光学ユニットの概略断面図で説明する。
In the embodiment, the incident-side polarizing plate 260 (260R, 260G, 260B) and the emission-side polarizing plate 270 (270R, 270G, 270B) are used as the light incident surface side and the light emitting surface of the liquid crystal panel 400 (400R, 400G, 400B). As described in the case of the individual arrangement on the side, an electro-optical unit having an integrated configuration in which at least one of the incident-side
電気光学ユニット20は、四角筒状の保持体21内に、液晶パネル400と、入射側偏光板260とが、例えば0.1〜10mmの間隔iを設けて対向保持されている。保持体21は、アルミニウムなどの高熱伝導性材料からなり、液晶パネル400と入射側偏光板260との間隔iの外周面を覆うように構成されている。
In the electro-optical unit 20, the
このように構成された電気光学ユニット20は、光透過性と放熱性に優れると共に、液晶パネルの表面にゴミ等が付着してゴミを拡大表示することが防げる。また、偏光板260の表面にゴミ等が付着した場合でも、ゴミが液晶パネル400の表示面から離れていることによって焦点が合い難く、投写される画像の品位を損なうことが防げる。この実施形態では、液晶パネル400の片面(光入射側)に、入射側偏光板260を対向保持する電気光学ユニット20の場合で説明したが、液晶パネル400の両面(光入射側と光射出側)に偏光板を配置する構成であってもよい。
The electro-optic unit 20 configured in this way is excellent in light transmission and heat dissipation, and can prevent dust from adhering to the surface of the liquid crystal panel to enlarge the display. Further, even when dust or the like adheres to the surface of the
(変形例4)
光学異方性(等方性)の結晶構造を有する透光性セラミックスは、多結晶(焼結体)に限定されず単結晶で形成する場合であってもよい。例えば、偏光板の保持板を単結晶YAG、あるいは単結晶スピネルにより形成することができる。この場合には、保持板を単結晶の透光性セラミックスとしても光学異方性の結晶構造であれば、保持板と偏光体との結合時に偏光体の偏光軸の向きを考慮する必要がない。
(Modification 4)
The translucent ceramic having an optically anisotropic (isotropic) crystal structure is not limited to a polycrystal (sintered body) and may be formed of a single crystal. For example, the polarizing plate holding plate can be formed of single crystal YAG or single crystal spinel. In this case, it is not necessary to consider the direction of the polarization axis of the polarizer when the holding plate is bonded to the polarizer as long as the holding plate is made of a single crystal translucent ceramic and has an optically anisotropic crystal structure. .
(変形例5)
実施形態では、偏光体POを透光性セラミックスから形成される保持板MBの表面に貼り付けることによって偏光板の温度上昇を低減させているが、これに加えて、偏光板を強制的に冷却する冷却装置、例えば、冷却ファンを用いてもよい。冷却装置を用いることで、偏光板の温度上昇をかなり低減することができる。
(Modification 5)
In the embodiment, the temperature rise of the polarizing plate is reduced by sticking the polarizer PO to the surface of the holding plate MB made of translucent ceramics. In addition, the polarizing plate is forcibly cooled. A cooling device such as a cooling fan may be used. By using the cooling device, the temperature rise of the polarizing plate can be considerably reduced.
(変形例6)
実施形態において、偏光板の保持板MBは、片面(光入射面)もしくは両面に、界面における光の反射を防止するための反射防止膜を施した場合であってもよい。反射防止膜を施すことにより、更に保持板MBの光透過性を高めることができる。
(Modification 6)
In the embodiment, the polarizing plate holding plate MB may be provided with an antireflection film for preventing reflection of light at the interface on one surface (light incident surface) or both surfaces. By applying the antireflection film, the light transmittance of the holding plate MB can be further increased.
(変形例7)
実施形態では、光変調手段としての液晶パネルに光が透過する、いわゆる透過型の液晶パネルを用いた透過型液晶プロジェクタの場合で説明したが、液晶パネルが光を反射する、いわゆる反射型の液晶パネルを用いた反射型液晶プロジェクタの場合であってもよい。反射型液晶プロジェクタに本発明を適用した場合にも、透過型液晶プロジェクタとほぼ同じ効果が得られる。
(Modification 7)
In the embodiment, the case of a transmissive liquid crystal projector using a so-called transmissive liquid crystal panel in which light is transmitted through a liquid crystal panel as a light modulation unit has been described. However, a so-called reflective liquid crystal in which the liquid crystal panel reflects light. A reflective liquid crystal projector using a panel may be used. When the present invention is applied to a reflective liquid crystal projector, substantially the same effect as that of a transmissive liquid crystal projector can be obtained.
(変形例8)
前記実施形態では、偏光板の保持板として、合成ガーネット(等軸晶系)の1種であるYAGの焼結体を採用したが、その他の合成ガーネットとして例えばYALG(イットリウム・アルミニウム・ガリウム・ガーネット)Y3(AlGa)2(AlGaO4)3の焼結体を採用することもできる。
(Modification 8)
In the above embodiment, a sintered body of YAG, which is a kind of synthetic garnet (equal axis system), is used as the holding plate of the polarizing plate. ) A sintered body of Y 3 (AlGa) 2 (AlGaO 4 ) 3 can also be employed.
(変形例9)
保持板として使用される等方性(等軸)結晶構造を有する透光性セラミックス焼結体は、無色透明であることに限定されない。例えば有色透明であっても構わない。この場合、保持板としてRGB3色共通の基板を使用することはできなくなるが、可視光の波長帯域のうち透過が必要な色(RGBのうちの1色)の波長帯の透過率が十分高ければ、その色専用の偏光板においてその保持板として使用することはできる。
(Modification 9)
The translucent ceramic sintered body having an isotropic (equal axis) crystal structure used as a holding plate is not limited to being colorless and transparent. For example, it may be colored and transparent. In this case, it is impossible to use a substrate common to all three colors of RGB as the holding plate, but if the transmittance in the wavelength band of the visible light wavelength band (one color of RGB) is sufficiently high. In addition, it can be used as the holding plate in a polarizing plate dedicated to the color.
1…液晶プロジェクタ、11…光源ランプユニット、12…投写光学系としての投写レンズユニット、13…スクリーン、20…光学ユニット、21…保持体、100…照明光学系、200…色光分離光学系、260R,260G,260B…偏光板としての入射側偏光板、270R,270G,270B…射出側偏光板、300…光変調系、400…色合成光学系、400R,400G,400B…電気光学装置としての液晶パネル、500…プリズム、MB…偏光板を構成する保持板、PO…偏光板を構成する偏光体。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記透光性セラミックスが多結晶焼結体からなることを特徴とする偏光板。 The polarizing plate according to claim 1,
A polarizing plate, wherein the translucent ceramic is made of a polycrystalline sintered body.
前記多結晶焼結体が多結晶透明イットリウムアルミニウムガーネットセラミックスからなることを特徴とする偏光板。 The polarizing plate according to claim 2,
The polarizing plate, wherein the polycrystalline sintered body is made of polycrystalline transparent yttrium aluminum garnet ceramics.
前記多結晶焼結体が多結晶透明スピネルからなることを特徴とする偏光板。 The polarizing plate according to claim 2,
A polarizing plate, wherein the polycrystalline sintered body is made of polycrystalline transparent spinel.
前記電気光学装置の光入射面側と光射出面側とのうちの少なくともどちらか一方側に、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の偏光板を、前記電気光学装置と0.1〜10mmの間隔を設けて保持した電気光学ユニット。 An electro-optical device comprising: an electro-optical device that modulates according to image information; a polarizing plate having a polarizing body bonded to the surface of a holding plate; and a holding body that holds the electro-optical device and the polarizing plate facing each other. A unit,
On at least one of the light incident surface side and the light exit surface side of the electro-optical device,
An electro-optic unit that holds the polarizing plate according to claim 1 at a distance of 0.1 to 10 mm from the electro-optic device.
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光束を投写する投写光学系と
を備え、前記電気光学装置の光入射面側と光射出面側とのうちの少なくともどちらか一方に、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の偏光板を前記電気光学装置と0.1〜10mmの間隔を設けて備えた液晶プロジェクタ。
An illumination optical system that emits illumination light;
An electro-optical device that modulates light from the illumination optical system according to image information;
A projection optical system that projects the modulated light beam obtained by the electro-optical device, and at least one of the light incident surface side and the light exit surface side of the electro-optical device,
A liquid crystal projector comprising the polarizing plate according to claim 1 and the electro-optical device at a distance of 0.1 to 10 mm.
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2004
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