JP5459274B2 - Polarization conversion element and projection display device using the same - Google Patents
Polarization conversion element and projection display device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5459274B2 JP5459274B2 JP2011172705A JP2011172705A JP5459274B2 JP 5459274 B2 JP5459274 B2 JP 5459274B2 JP 2011172705 A JP2011172705 A JP 2011172705A JP 2011172705 A JP2011172705 A JP 2011172705A JP 5459274 B2 JP5459274 B2 JP 5459274B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conversion element
- light
- polarization conversion
- polarization
- polarized light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
この発明は、投写型表示装置に用いて好適な偏光変換素子及び投写型表示装置に関する。 The present invention relates to a polarization conversion element and a projection display device suitable for use in a projection display device.
図1は、一般的な照明光学系を直線配置したL字型構成の投写型表示装置の基本構成を示す模式図である。同図において、光源部1から射出された白色光は、パラボラ形状のリフレクタ2にて平行光として出射し、赤外および紫外成分を除去するUV−IRカットフィルタUVIRを通過し、凸レンズ群で構成された第1、第2フライアイレンズ3、4からなる、いわゆるインテグレータ光学系にて光束分割される。それぞれの光束は収束して偏光変換素子5に入射し、偏光方向がそろえられて出射される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an L-shaped projection display device in which a general illumination optical system is linearly arranged. In the figure, white light emitted from a light source unit 1 is emitted as parallel light by a parabolic reflector 2, passes through a UV-IR cut filter UVIR that removes infrared and ultraviolet components, and is composed of a convex lens group. The light beam is split by a so-called integrator optical system including the first and second fly-eye lenses 3 and 4. The respective light beams converge and enter the
そして、偏光方向が揃えられた光はコンデンサーレンズ6等を通過した後、ダイクロイックミラー7によって赤から緑色帯域の光は透過し、青色帯域光は反射される。 Then, the light whose polarization direction is aligned passes through the condenser lens 6 and the like, and then the red to green band light is transmitted and the blue band light is reflected by the dichroic mirror 7.
ダイクロイックミラー7によって反射され光路を90度変えた青色帯域光は全反射ミラー8によって光路を90度変え、コンデンサーレンズ9Bを介して液晶表示素子10R、10G、10Bの内青色帯域光成分画像を表示する10Bに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。液晶表示素子には、入射側偏光板PI、出射側偏光板POが設けられている。
The blue band light reflected by the dichroic mirror 7 and whose optical path is changed by 90 degrees is changed by the total reflection mirror 8 and the optical path is changed by 90 degrees, and the blue band light component images of the liquid
光変調された光は、ダイクロイックプリズム11に入射し、ダイクロイックプリズム内で光路を90度変えて投写レンズ20に入射し、拡大投影されスクリーン(図示しない)上に結像される。
The light-modulated light enters the dichroic prism 11, enters the
一方、ダイクロイックミラー7を透過し、赤〜緑色帯域光はダイクロイックミラー12に入射する。ダイクロイックミラー12は緑色帯域光を反射する特性を有しているため、ここで緑色帯域光は反射され、その光路を90度変え、コンデンサーレンズ9G、を介して液晶表示素子10Gに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された緑色帯域光はダイクロイックプリズム11、投写レンズ20の順に入射し、拡大投影されスクリーン上に結像される。
On the other hand, the red to green band light passes through the dichroic mirror 7 and enters the dichroic mirror 12. Since the dichroic mirror 12 has a characteristic of reflecting the green band light, the green band light is reflected here, its optical path is changed by 90 degrees, and enters the liquid
ダイクロイックミラー12を透過した赤色帯域光は、レンズ13〜15や全反射ミラー16、17を介して、液晶表示素子10Rに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された赤色帯域光は、ダイクロイックプリズム11に入射し、ダイクロプリズム11で光路を90度変えて投写レンズ50に入射し拡大投影されスクリーン上に結像される。
The red band light transmitted through the dichroic mirror 12 is incident on the liquid
上記したように、ランダムな偏光光を発生する光源から1種類の偏光光を効率よく発生させるために、偏光変換素子が利用されている。 As described above, a polarization conversion element is used in order to efficiently generate one type of polarized light from a light source that generates random polarized light.
従来、この偏光変換素子の構成要素の1つである位相差板としては、ポリカーボネートフィルムが用いられていた。 Conventionally, a polycarbonate film has been used as a retardation plate which is one of the components of this polarization conversion element.
しかしながら、偏光変換素子は、光の熱など長期のエージングにより、黄変等の問題があった。 However, the polarization conversion element has a problem such as yellowing due to long-term aging such as heat of light.
そこで、偏光変換素子の構成要素の1つである位相差板として水晶を用いて、耐熱性、耐久性を向上させた偏光変換素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記した特許文献1の構成によれば、耐久性、耐熱性は向上するが、水晶という高価な部材を用いる必要があり、コストが嵩むという問題があった。 According to the configuration of Patent Document 1 described above, durability and heat resistance are improved, but there is a problem in that it is necessary to use an expensive member called quartz, which increases costs.
そこで、この発明は、偏光変換素子に与えられる温度の分布を考慮し、耐熱性、耐久性のある偏光変換素子のコストを削減することを第1の目的とする。また、偏光変換素子を用いた安価な投写型表示装置を提供することを第2の目的とする。 Accordingly, the first object of the present invention is to reduce the cost of a heat-resistant and durable polarization conversion element in consideration of the temperature distribution given to the polarization conversion element. A second object is to provide an inexpensive projection display device using a polarization conversion element.
この発明の偏光変換素子は、光源からの入射光のうち所定偏光方向の第1の偏光光を透過させ且つ該所定偏光方向に直交する偏光方向の第2の偏光光を反射させる偏光膜と、この偏光膜で反射された第2の偏光光を反射させる反射膜とが、透明部材の内部に配設され、前記透明部材の第1の偏光光の出射側と第2の偏光光の出射側の何れか一方に位相差板を設けた偏光変換部を複数個並列に密接配設した偏光変換素子において、前記各位相差板には、無機物製の位相差板或いは樹脂製の位相差板が用いられ、各位相差板の表面には、反射防止膜が設けられ、少なくとも光軸に一番近い領域の位相差板には、無機物製の位相差板が用いられていることを特徴とする。 The polarization conversion element of the present invention includes a polarizing film that transmits first polarized light in a predetermined polarization direction out of incident light from a light source and reflects second polarized light in a polarization direction orthogonal to the predetermined polarization direction; A reflective film that reflects the second polarized light reflected by the polarizing film is disposed inside the transparent member, and the first polarized light exit side and the second polarized light exit side of the transparent member. In the polarization conversion element in which a plurality of polarization conversion portions each provided with a phase difference plate are closely arranged in parallel, an inorganic phase difference plate or a resin phase difference plate is used for each of the phase difference plates. In addition, an antireflection film is provided on the surface of each phase difference plate, and an inorganic phase difference plate is used as the phase difference plate in the region closest to the optical axis.
前記無機物製の位相差板は水晶平板で構成すればよい。 The inorganic retardation plate may be a quartz plate.
また、この発明の投写型表示装置は、光源からの光を複数の光束に分割するインテグレータ光学系と、このインテグレータ光学系からの複数の光束の偏光方向を所定の偏光方向に揃える偏光変換素子と、この偏光変換素子からの光束が照射され、映像信号に応じて光学像を形成する光変調素子と、この光学像を拡大して表示する投写レンズとを備えた投写型表示装置において、前記偏光変換素子として上記に記載の偏光変換素子を用いたことを特徴とする。 The projection display device of the present invention includes an integrator optical system that divides light from a light source into a plurality of light beams, and a polarization conversion element that aligns the polarization directions of the plurality of light beams from the integrator optical system with a predetermined polarization direction. In the projection display device comprising: a light modulation element that is irradiated with a light beam from the polarization conversion element to form an optical image according to a video signal; and a projection lens that displays the optical image in an enlarged manner. The polarization conversion element described above is used as the conversion element.
この発明によれば、偏光変換素子に与えられる温度の分布を考慮した耐熱性、耐久性のある優れた安価な偏光変換素子が提供できる。また、この発明の偏光変換素子を用いることで安価な投写型表示装置を提供できる。 According to the present invention, an excellent and inexpensive polarization conversion element having heat resistance and durability in consideration of the temperature distribution given to the polarization conversion element can be provided. In addition, an inexpensive projection display device can be provided by using the polarization conversion element of the present invention.
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in order to avoid duplication of description.
図2は、この発明が適用される偏光変換素子の例を示す図である。図2は図1の第1レンズアレイ3,第2レンズアレイ4および偏光変換素子5の一部分を拡大して示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a polarization conversion element to which the present invention is applied. FIG. 2 is an enlarged view of a part of the first lens array 3, the second lens array 4 and the
偏光変換素子5は、光学系の光軸に対して45°の角度をなす偏光膜51…と、反射膜52…と、この偏光膜、反射膜をそれぞれ挟み込む透明部材50…と、位相差板53…で構成されている。透明部材としては、例えばガラスが用いられる。そして、表面に偏光膜、裏面に反射膜を設けたガラス板などの透明部材を45度の角度で順次密接して配置し、そして所定の出射面、入射面が偏光膜、反射膜に対して45度の角度を有するように切り出して図2に示す透明部材が形成される。位相差板53は偏光膜51上の透明部材50の出射側面に貼り付けられている。
The
この例においては、位相差板53が貼り付けられ、偏光膜51を挟み込んだ透明部材部分とその隣りの反射膜52を挟み込んだ透明部材部分とで、偏光変換部60が構成されている。交互に設けられる偏光膜51と反射膜52のピッチ(x)は、第2レンズアレイ4のレンズセル4aの幅(W)の約1/2とされる。なお、反射膜52は、入射光を反射してくれればよいから、偏光膜を設置してその反射機能のみを用いるようにしてもよい。
In this example, a
次に、偏光変換素子5の作用を説明する。光源より出射した光Lは、第1レンズアレイ3、第2レンズアレイ4を経て、対応する偏光変換部60の偏光膜51に入射する。偏光膜51は、所定の偏光方向、この実施形態ではP偏光光を透過させ、これに直交する偏光方向の偏光光、この実施形態ではS偏光を反射させるものであり、偏光膜51に入射した光は、偏光膜51に対してS偏光成分は反射され、P偏光成分は透過する。反射されたS偏光成分は隣の反射膜52にて再度反射され、外部へ出射される。一方、偏光膜51を透過したP偏光成分が出射する面には、位相差板53が配置されているので、P偏光光はS偏光光に変換されて出射される。従って、偏光変換素子1を出射する光は、すべてS偏光の光とされる。
Next, the operation of the
さて、この発明の特徴とするところは、位相差板53にある。すなわち、図3に示すように、光軸Cの中心部から光強度が強く、高温領域(90℃〜100℃程度)になる部分は、水晶など無機物製の1/2位相差板53aを用い、他の部分の位相差板53bは、樹脂製の1/2位相差板で構成した。このように、耐熱性等が必要な部分だけ高価な水晶などの無機物製の1/2位相差板を用い、他の場所には安価な樹脂製位相差板53bを用いることで、偏光変換素子に与えられる温度の分布を考慮した耐熱性、耐久性のある優れた偏光変換素子5がコストを削減して提供できる。
The feature of the present invention is the
無機物製の1/2位相差板53aとしては、水晶や方解石を用いることができる。また、樹脂製の1/2位相差板53bとしては、ポリカーボネートや環状オレフィン樹脂、ポリカーボネートを厚み方向へ特殊な方法により延伸させたものや、フルオレン骨格を導入したポリカーボネートフィルムを用いることができる。
As the inorganic half-
透明部材50の所定の箇所に、無機物製の1/2位相差板53a、樹脂製の1/2位相差板53bを紫外線硬化型の接着剤を用いて貼り付ければよい。
What is necessary is just to affix the 1/2
位相差板は、可視波長帯域において作用する必要があるが、特定波長を中心に設計された1/2波長板1枚では、可視波長帯域全体に対して作用しない場合がある。そのような場合には、位相差板を複数枚(通常2〜3枚)積層して、可視域全体に作用するようなものとされている。 The phase difference plate needs to work in the visible wavelength band, but one half-wave plate designed around a specific wavelength may not act on the entire visible wavelength band. In such a case, a plurality of retardation plates (usually 2 to 3) are laminated to act on the entire visible range.
また、位相差板面での大気との屈折率の差による透過光の損失を防ぐため、位相差板の表面には、真空蒸着により反射防止膜を設ければよい。 Further, in order to prevent loss of transmitted light due to a difference in refractive index from the atmosphere on the retardation plate surface, an antireflection film may be provided on the surface of the retardation plate by vacuum deposition.
上記したこの発明に係る偏光変換素子を図1に示す投写型表示装置の偏光変換素子5として用いれば、耐久性に優れ且つ安価に提供できる。
If the above-described polarization conversion element according to the present invention is used as the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
5 偏光変換素子
51 偏光膜51
52 反射膜52
50 透明部材50
53a 無機物製の位相差板
53b 樹脂製の位相差板
5
52
50
53a Retardation plate made of
Claims (3)
前記各位相差板には、無機物製の位相差板或いは樹脂製の位相差板が用いられ、
各位相差板の表面には、反射防止膜が設けられ、
少なくとも光軸に一番近い領域の位相差板には、無機物製の位相差板が用いられていることを特徴とする偏光変換素子。 A polarizing film that transmits first polarized light in a predetermined polarization direction out of incident light from a light source and reflects second polarized light in a polarization direction orthogonal to the predetermined polarization direction, and a first reflection film reflected by the polarization film A reflective film for reflecting the polarized light of 2 is disposed inside the transparent member, and a retardation plate is provided on either the first polarized light exit side or the second polarized light exit side of the transparent member. In a polarization conversion element in which a plurality of polarization conversion units provided with are closely arranged in parallel,
For each of the retardation plates, an inorganic retardation plate or a resin retardation plate is used.
On the surface of each phase difference plate, an antireflection film is provided,
A polarization conversion element characterized in that an inorganic phase difference plate is used as a phase difference plate at least in a region closest to the optical axis.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011172705A JP5459274B2 (en) | 2011-08-08 | 2011-08-08 | Polarization conversion element and projection display device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011172705A JP5459274B2 (en) | 2011-08-08 | 2011-08-08 | Polarization conversion element and projection display device using the same |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005100990A Division JP4841154B2 (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Polarization conversion element and projection display device using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012014178A JP2012014178A (en) | 2012-01-19 |
JP5459274B2 true JP5459274B2 (en) | 2014-04-02 |
Family
ID=45600590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011172705A Active JP5459274B2 (en) | 2011-08-08 | 2011-08-08 | Polarization conversion element and projection display device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5459274B2 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0534672A (en) * | 1991-06-20 | 1993-02-12 | Pioneer Electron Corp | Projection type displaying device |
JP2003302523A (en) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Nippon Shinku Kagaku Kenkyusho:Kk | Polarization converting element and liquid crystal display device using the same |
JP4043294B2 (en) * | 2002-06-06 | 2008-02-06 | シャープ株式会社 | LCD projector |
JP3970105B2 (en) * | 2002-06-20 | 2007-09-05 | 三洋電機株式会社 | Polarizing beam splitter and liquid crystal projector provided with the same |
JP3914834B2 (en) * | 2002-07-08 | 2007-05-16 | Necビューテクノロジー株式会社 | Polarization conversion element and liquid crystal projector including the same |
JP4841154B2 (en) * | 2005-03-31 | 2011-12-21 | 三洋電機株式会社 | Polarization conversion element and projection display device using the same |
-
2011
- 2011-08-08 JP JP2011172705A patent/JP5459274B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012014178A (en) | 2012-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5030134B2 (en) | Polarization conversion element, polarization conversion optical system, and image projection apparatus | |
US6795243B1 (en) | Polarizing light pipe | |
US20140253849A1 (en) | Titled dichroic polarizing beamsplitter | |
US20180017856A1 (en) | Light source device and projection display apparatus | |
US7520617B2 (en) | Reflection type projection display apparatus | |
JP2006145644A (en) | Polarization splitter and projection display apparatus using the same | |
JP2013250561A (en) | Projection type video display device | |
JP2006350291A (en) | Liquid crystal projector | |
US11592735B2 (en) | Image display apparatus and image display unit | |
JP2010015126A (en) | Polarization conversion element, polarized light illumination optical element, and liquid crystal projector | |
JP6284098B2 (en) | Lighting device | |
JPWO2004040366A1 (en) | projector | |
JP2012159821A (en) | Wavelength plate, and polarization conversion element, illumination optical system, and image display device using the same | |
JP4082160B2 (en) | Prism and projection device | |
US8827457B2 (en) | Projector | |
JP4841154B2 (en) | Polarization conversion element and projection display device using the same | |
JP2007058018A (en) | Projection type display apparatus | |
JP2007233208A (en) | Optical element, projection type projector, and method for manufacturing optical element | |
JP5459274B2 (en) | Polarization conversion element and projection display device using the same | |
JP5279878B2 (en) | Polarization conversion element and projection display device using the same | |
JP2007093965A (en) | Ps converter | |
JP2001281615A (en) | Projection type display device | |
JP5084041B2 (en) | Projection display | |
JP2006502434A (en) | Transmission projection system | |
JP5171496B2 (en) | Projection display |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20111118 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20111130 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121226 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20130208 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20130415 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20130423 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130605 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20130628 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130827 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130910 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131217 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131230 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5459274 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |