【手続補正書】
【提出日】平成15年8月22日(2003.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】投射型液晶表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】光源と光源側直線偏光板との間に、吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光に対する透過率が波長４３０〜７００ｎｍの範囲において３０％以上７０％以下である直線偏光板が配置されてなることを特徴とする投射型液晶表示装置。
【請求項２】光源と光源側直線偏光板との間に配置される直線偏光板は、二色性染料が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムからなる直線偏光板である請求項１に記載の投射型液晶表示装置。
【請求項３】光源と光源側直線偏光板との間に配置される直線偏光板は、その表面反射率が０．３％以下である請求項１に記載の投射型液晶表示装置。
【請求項４】光源と光源側直線偏光板との間に配置される直線偏光板は、その表面接触角が８０°以上である請求項１に記載の投射型液晶表示装置。
【請求項５】吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光に対する透過率が波長４３０〜７００ｎｍの範囲において３０％以上７０％以下であることを特徴とする直線偏光板。
【請求項６】二色性染料が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムからなる請求項５に記載の直線偏光板。
【請求項７】表面反射率が０．３％以下である請求項５に記載の直線偏光板。
【請求項８】表面接触角が８０°以上である請求項５に記載の直線偏光板。
【請求項９】吸収軸に対して直交する振動面を有する直線偏光光に対する透過率が８０％以上である請求項５に記載の直線偏光板。
【請求項１０】投射型液晶表示装置の光源と光源側直線偏光板との間に配置され、光源側直線偏光板の劣化を防止するために用いられる請求項５から請求項９のいずれかに記載の直線偏光板。
【請求項１１】請求項５から請求項９のいずれかに記載の直線偏光板が基材に貼着されてなる光学部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型液晶表示装置は、液晶プロジェクターとも呼ばれ、画像をスクリーンに拡大投影して表示するために用いられる。かかる投射型液晶表示装置としては、例えば、光源と液晶セルと拡大レンズとからなるものが知られており、液晶セルの光源側には光源側直線偏光板が配置され、スクリーン側にはスクリーン側直線偏光板が配置されて用いられている。ここで、直線偏光板とは、その吸収軸方向に対して平行な振動面を有する直線偏光光は吸収し、それと直交する振動面を有する直線偏光光は透過する機能を有する光学部品である。直線偏光板に吸収された直線偏光光は熱となる。
【０００３】
かかる投射型液晶表示装置において、光源から発せられた光は、液晶セルの光源側に配置された光源側直線偏光板、液晶セル、および液晶セルのスクリーン側に配置されたスクリーン側直線偏光板をこの順に透過して画像を形成し、次いで拡大レンズによってスクリーンに拡大投影される。
【０００４】
スクリーンに投影される画像は、明るい方がよい。画像を明るくするには、光源の輝度を大きくすればよく、そのために光源としては、輝度が比較的大きいメタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが好ましく使用されている。
【０００５】
しかし、これらの光源は可視光と同時に紫外線および赤外線を発生するため、特に光源側直線偏光板が劣化し易いという問題があった。光源側直線偏光板が劣化すると、スクリーンに表示される画像が暗くなり易い。
【０００６】
かかる問題を解決するために、光源と光源側直線偏光板との間に紫外線カットフィルターおよび赤外線カットフィルターが配置された投射型液晶表示装置も知られているが、光源側直線偏光板の劣化を十分に防止できるものであるとは言えなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者は、長期間に亙り明るい画像表示を可能とする投射型液晶表示装置を開発するべく鋭意検討した結果、光源と光源側直線偏光板との間にさらに直線偏光板を配置するとともに、光源と光源側直線偏光板との間に配置される直線偏光板として、吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光に対する透過率を波長４３０〜７００ｎｍの範囲において特定の範囲としたものを用いた投射型液晶表示装置は、光源側直線偏光板の劣化を防止することができ、また光源と光源側直線偏光板との間に配置した直線偏光板もほとんど劣化せず、長期間に亙って明るい画像表示が可能であることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、光源と光源側直線偏光板との間に、吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光に対する透過率が波長４３０〜７００ｎｍの範囲において３０％以上７０％以下である直線偏光板が配置されてなることを特徴とする投射型液晶表示装置を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の投射型液晶表示装置は、光源と光源側直線偏光板との間に、吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光に対して波長４３０〜７００ｎｍの範囲における透過率が３０％以上７０％以下である直線偏光板が配置されている。光源と光源側直線偏光板との間に配置した直線偏光板の上記透過率が３０％未満であると、この直線偏光板が劣化し易い傾向にあり、好ましくはこの透過率は３５％以上である。また、上記透過率が７０％を超えると、光源側直線偏光板の劣化を十分に防止できない傾向にあり、好ましくはこの透過率は６５％以下である。かかる透過率は、波長４３０ｎｍ未満または７００ｎｍを超える範囲において、３０％以上であってもよいし３０％未満であってもよく、また７０％以下であってもよいし７０％を超えていてもよい。
【００１０】
一方、光源と光源側直線偏光板との間に配置される直線偏光板の吸収軸に対して直交する振動面を有する直線偏光光に対する透過率は、表示される画像の明るさやコントラストの点で、通常は８０％以上、好ましくは８５％以上である。
【００１１】
かかる直線偏光板としては、例えば、二色性色素が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムが挙げられる。二色性色素はヨウ素であってもよいが、耐久性の点で、二色性染料が好ましく用いられる。二色性染料としては、通常の偏光板に用いられると同様の二色性染料を用いることができる。
【００１２】
ポリビニルアルコール樹脂フィルムとしては、例えば、ポリ酢酸ビニル樹脂をケン化して得られる樹脂のフィルムや、その樹脂を変成させて得られるポリビニルホルマールのフィルム、ポリビニルアセタールのフィルムなどが挙げられる。ポリ酢酸ビニル樹脂としては、例えば、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニルおよびこれと共重合可能な他の単量体の共重合体などが挙げられる。酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類などが挙げられる。
【００１３】
ポリビニルアルコール樹脂のケン化度は、モル比で通常８０〜１００％、好ましくは９８〜１００％であり、その重合度は、通常１０００程度以上１００００程度以下、好ましくは１５００程度以上５０００程度以下、さらに好ましくは
２０００程度以上５０００程度以下である。
【００１４】
二色性染料をポリビニルアルコール樹脂フィルムに吸着配向させるには、例えばポリビニルアルコール樹脂フィルムを延伸し、二色性染料で染色すればよい。染色は通常、二色性染料の水溶液にポリビニルアルコール樹脂フィルムを浸漬することにより行われる。
【００１５】
二色性染料の水溶液における二色性染料の使用量は、水１００重量部に対して通常  ０．０００１〜１重量部程度であり、この水溶液の温度は、通常３０〜８５℃、好ましくは６０〜７５℃程度である。二色性染料の水溶液は、ボウ硝などの染色助剤を含有していてもよい。ボウ硝を用いる場合、その使用量は、水１００重量部に対して  ０．１〜１０重量部程度である。二色性染料の水溶液への浸漬時間は、通常  ０．１秒〜６０秒程度である。ポリビニルアルコール樹脂フィルムは染色の前に水に浸漬されてもよい。
【００１６】
延伸は通常、一軸延伸で行われる。延伸方法は特に限定されず、乾式延伸であってもよいし、湿式延伸であってもよい。乾式延伸としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂フィルムを、回転する加熱ロールに後方張力を付与しながら接触させて一軸に縦延伸する方法、一対の加熱ロール間を通過させて一軸に圧縮延伸する方法などが挙げられる。これらの方法における加熱ロールの温度は、ポリビニルアルコール樹脂フィルムのガラス転移温度以上であって、通常は１６０℃以下、好ましくは８０℃程度以上１３０℃程度以下である。延伸倍率は、通常４倍以上であり、好ましくは８倍以下である。
【００１７】
ポリビニルアルコール樹脂フィルムは、染色の前に延伸されてもよいし、染色中に延伸されてもよいし、染色後に延伸されてもよい。
【００１８】
かくして二色性染料が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムは、通常、ホウ酸処理される。ホウ酸処理は、例えば、ホウ酸水溶液にポリビニルアルコール樹脂フィルムを浸漬することにより行われる。ホウ酸水溶液におけるホウ酸の使用量は、水１００重量部に対して通常２〜１５重量部程度、好ましくは５〜１２重量部程度である。ホウ酸水溶液の温度は、通常５０〜８５℃程度、好ましくは６５〜８０℃程度である。浸漬時間は、通常１００〜１２００秒程度、好ましくは１５０〜６００秒程度である。ホウ酸水溶液への浸漬後、水洗し、乾燥することにより、二色性染料が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムを得る。
【００１９】
かくして得られる二色性色素が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムの厚みは、通常１０〜４０μｍ程度である。
【００２０】
本発明の投射型液晶表示装置に適用される直線偏光板を得るには、染色における二色性染料の水溶液への浸漬時間、この水溶液における二色性染料の使用量、染色助剤の使用量およびこの水溶液の温度などを、適宜選択すればよい。
【００２１】
かくして得られる二色性色素が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムは、投射型液晶表示装置の光源と光源側直線偏光板との間にそのまま配置することもできるが、通常は、このフィルムの片面または両面に保護板が積層された直線偏光板として用いられる。
【００２２】
保護板としては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロース等のセルロースアセテート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリノルボルネン等の環状ポリオレフィン樹脂などからなるフィルムが挙げられる。保護板の厚みは、通常５０〜２００μｍ程度である。
【００２３】
かかる保護板は、紫外線吸収剤などの添加剤を含有していてもよい。紫外線吸収剤を含有する保護板としては、例えば、「コニカ  ＫＣ８０ＵＶＳＦ  」（コニカ（株）製）、「コニカ  ＫＣ８０ＵＶＮ」（コニカ（株）製）などのセルロースアセテート樹脂フィルムが市販されている。
【００２４】
保護板は通常、ポリビニルアルコール系水溶性接着剤などの、透明で光学的に等方性の接着剤を介して、二色性色素が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムに積層される。
【００２５】
かかる直線偏光板は、その表面反射率が  ０．３％以下であることが好ましい。直線偏光板の表面反射率が  ０．３％を超えると、その吸収軸に対して直交する振動面を有する直線偏光光に対する透過率が小さくなって、表示される画像が暗くなる傾向にあり、また投射型液晶表示装置の内部で乱反射して、表示画像のコントラストが低下する原因ともなる。
【００２６】
表面反射率を  ０．３％以下とするには、例えば、直線偏光板の表面に反射防止層を設ければよい。反射防止層としては、例えば、金属、金属酸化物、金属フッ化物等の無機物、または有機物などからなる層が、１層または２層以上積層されてなるものが挙げられる。金属としては、例えば、銀などが、金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化タンタルなどが、金属フッ化物としては、例えば、フッ化マグネシウムなどが、それぞれ挙げられる。有機物としては、例えば、フッ素系樹脂などが挙げられる。
【００２７】
かかる反射防止層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相堆積法（ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ）法）、コーティング法などの通常の方法により、直線偏光板の表面に設けることができる。直線偏光板が、二色性色素が吸着配向されたポリビニルアルコール樹脂フィルムの片面または両面に保護板が積層されてなるものである場合には、この保護板に予め反射防止層が設けられていてもよい。反射防止層との密着性の点で、直線偏光板の表面に予めハードコート層を設けてもよいし、表面にコロナ処理などの表面改質処理を施してもよい。
【００２８】
かかる直線偏光板は、表面接触角が８０°以上であることが好ましい。表面接触角が８０°未満であると、投射型液晶表示装置に用いた場合に、長期間に亙って使用し続けると、表面にゴミ、ホコリなどの異物が付着し易く、表示される画像のコントラストが低下し易い傾向にある。直線偏光板の表面接触角は、さらに好ましくは１００°以上である。なお、表面接触角は通常１８０°以下である。
【００２９】
直線偏光板の表面に反射防止層が形成されている場合、反射防止層の種類によっては、そのまま上記接触角を満足することもある。
【００３０】
一方、反射防止層が設けられていない場合や、反射防止層が、金属、金属酸化物、金属フッ化物などからなる場合には、上記接触角を満足しない。この場合には、表面の汚染を防止するために通常用いられると同様の層、例えば、フッ素化合物から形成される層を設ければよい。フッ素化合物としては、例えば、含フッ素シラン化合物が挙げられる。かかる含フッ素シラン化合物としては、例えば、下記一般式（１）で示される含フッ素シラン化合物（特開平１−２９４７０９号公報）などが挙げられる。
【００３１】
2001183653.tif 000001
【００３２】
（式中、Ｒｆ  は炭素数１〜１６の直鎖状または分岐状パーフルオロアルキル基を、Ｘはヨウ素原子または水素原子を、Ｙは水素原子または低級アルキル基を、Ｚはフッ素原子またはトリフルオロメチル基を、Ｒ１  は加水分解可能な基を、Ｒ２  は水素原子または不活性な一価の有機基を、ａは０〜２００の整数を、ｂは０〜２００の整数を、ｃは０〜２００の整数を、ｄは０〜２００の整数を、ｅは０または１を、ｍは０〜２の整数を、ｎは０〜２の整数を、ｐは１以上の整数を、それぞれ示す。）
【００３３】
以上説明した直線偏光板は、例えば基材に貼着されて、投射型液晶表示装置の光学部品として使用することができる。基材としては、例えば、平板ガラス、平凸レンズ、平凹レンズなどの平坦面を有する透明な基材が好ましく用いられる。かかる基材の直線偏光板が貼着される面の反対側には、反射防止層が設けられていてもよい。また、ダイクロイック処理などが施され、所定の波長の光のみを透過するものであってもよい。さらに直線偏光板には、位相差板などが貼着されてもよい。
【００３４】
かかる直線偏光板は、投射型液晶表示装置において、光源と、液晶セルの光源側に配置される光源側直線偏光板との間に配置して、使用される。光源と光源側直線偏光板との間には通常、紫外線カットフィルターおよび赤外線カットフィルターが配置されているので、本発明の直線偏光板を光源と紫外線カットフィルターおよび赤外線カットフィルターとの間に配置してもよいが、紫外線や赤外線による劣化が少ない点で、紫外線カットフィルターおよび赤外線カットフィルターと光源側直線偏光板との間に配置することが好ましい。ここで、紫外線カットフィルターおよび赤外線カットフィルターは、紫外線カットフィルターが光源側に配置されてもよいし、赤外線カットフィルターが光源側に配置されてもよく、紫外線カットフィルターおよび赤外線カットフィルターの機能を併せ持つバンドパスフィルターであってもよい。直線偏光板は、光源側直線偏光板と密着して積層されてもよいが、十分に冷却できることから、これらは空気層を介して配置されていることが好ましい。直線偏光板が空気層と接する場合には、空気層と接する側の表面の表面反射率が  ０．３％以下であることが好ましく、また表面接触角が８０°以上であることが好ましい。
【００３５】
本発明の投射型液晶表示装置において、光源側直線偏光板、液晶セル、スクリーン側直線偏光板および拡大レンズとしては、従来の投射型液晶表示装置に用いられると同様のものをそれぞれ用いることができる。
【００３６】
本発明の投射型液晶表示装置において、光源から発せられた光は、光源と光源側直線偏光板との間に配置された直線偏光板によって吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光が波長４３０〜７００ｎｍの範囲において７０％〜３０％に減じられてから光源側直線偏光板に入射するので、この光源側直線偏光板で吸収される光量は、光源と光源側直線偏光板との間に直線偏光板が配置されていない従来の投射型液晶表示装置における光源側直線偏光板で吸収される光量の７０％〜３０％程度となる。したがって、かかる投射型液晶表示装置において、光源側直線偏光板は、その発熱量が従来の投射型液晶表示装置おける光源側直線偏光板の発熱量の３０％〜７０％程度となるので、長時間に亙って温度を低く維持することができ、ほとんど劣化することがない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の投射型液晶表示装置は、長期間に亙り使用しても、スクリーンに表示される画像の明るさを維持することができる。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、実施例で得た直線偏光板は、以下の方法により評価した。
【００３９】
（１）吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光に対する透過率
島津製作所製の分光光度計「ＵＶ２２００」を用いて測定した。
（２）表面接触角
協和界面科学（株）製の接触角計「ＣＡ−Ｘ型」を用いて測定した。
【００４０】
実施例１
重合度２４００のポリビニルアルコールフィルム（厚み７５μｍ）を、回転する加熱ロールに後方張力を付与しながら接触させて、加熱温度約１２０℃、延伸倍率約５倍で縦一軸に延伸し、緊張状態に保ったまま５４℃の水に６０秒間浸漬した後、水１００重量部、二色性染料０．６重量部  およびボウ硝２重量部からなる５９℃の水溶液に５秒間浸漬した。次に、水１００重量部  およびホウ酸７．５重量部からなる７４℃の水溶液に３００秒間浸漬した。その後、水洗し、乾燥して、二色性染料が吸着配向されたポリビニルアルコールフィルムを得た。
【００４１】
このフィルムの両面にトリアセチルセロースフィルム（「コニカ  ＫＣ８０ＵＶＮ」、コニカ（株）製）をポリビニルアルコール系水溶性接着剤を用いて積層し、直線偏光板を得た。一方のトリアセチルセルロースフィルムは、片面にハードコート層を有しており、このハードコート層側とは反対側の面でポリビニルアルコールフィルムに積層した。この直線偏光板に、吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光を照射したところ、その透過率は、波長４３０〜７００ｎｍの範囲において３８．６％〜５２．７％の範囲であった。この透過光のスペクトルを図１に示す。
【００４２】
この偏光板のハードコート面に真空蒸着法にて反射防止層を設けた。その後、下式（２）で示される含フッ素シラン化合物（重合度は１０００）を塗布した。表面接触角は１００度以上であった。
【００４３】
2001183653.tif 000002
【００４４】
この直線偏光板を、片面に反射防止層を有する平板ガラスに貼着して得られる光学部品を、光源、紫外線カットフィルターおよび赤外線カットフィルターを兼ねるバンドパスフィルター、光源側直線偏光板、液晶セル並びにスクリーン側直線偏光板がこの順に光路上に配置された投射型液晶表示装置のバンドパスフィルターと光源側直線偏光板との間に配置した投射型液晶表示装置は、スクリーンに表示される画像を長期間に亙って明るく維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得た直線偏光板に吸収軸に対して平行な振動面を有する直線偏光光を照射したときの透過率スペクトルを示す図であり、縦軸は透過率（％）を、横軸は波長（ｎｍ）をそれぞれ示す。