(57)【要約】【目的】  偏光板のストレスを投写型映像表示装置に装着する前の段階で緩和させておくことができる光アニール装置を提供する。【構成】  光源１の発光部からの照射白色光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ３へと導かれる。インテグレータレンズ３の各レンズ対は光源１から出射された光を後述するアニール対象である偏光板Ａの所定方形領域に導くようになっており、光源１において存在する部分的な輝度ムラを平均化する。インテグレータレンズ３を経た光は、偏光変換装置４、集光レンズ５，６を経て偏光板Ａへと導かれる。偏光板Ａの外周縁領域には光が照射されないように集光形状が設定されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光板を支持する支持部と、光源と、この光源からの光を前記偏光板に導く光学系と、を備え、前記偏光板が装着される投写型映像表示装置にて当該偏光板が受ける光量と同程度以上の光量で前記偏光板に光照射するように構成したことを特徴とする光アニール装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光アニール装置において、前記偏光板が装着される投写型映像表示装置にて当該偏光板が受ける光照射範囲と同程度の範囲で前記偏光板に光照射するよう構成されたことを特徴とする光アニール装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光アニール装置において、前記光照射範囲形成のためのマスクを備えたことを特徴とする光アニール装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光アニール装置において、前記偏光板に照射される光強度分布が中央から周辺側にかけて低くなるように構成されたことを特徴とする光アニール装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光アニール装置において、前記光源の面内強度ムラを均一化して偏光板に導くインテグレート手段を備えたことを特徴とする光アニール装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光アニール装置において、前記光源からの光の偏光面を揃える光学素子を備えたことを特徴とする光アニール装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光アニール装置において、前記光源からの光を分光し、複数枚の偏光板に対して同時にアニール処理を行うように構成されたことを特徴とする光アニール装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光アニール装置において、前記光源からの光を分光せずに複数枚の偏光板へと導き、複数枚の偏光板に対して同時にアニール処理を行うように構成されたことを特徴とする光アニール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶プロジェクタなどに用いられる偏光板を光アニールする光アニール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタに用いる偏光板の製造方法として、偏光フィルムのチップをガラス基板に貼合した後、オートクレープ処理を行い、貼合時に発生した微細な気泡を除去すると共に、偏光フィルムとガラス基板との密着性を向上させる手法が知られており、この方法によって表示画像に出現する点欠陥等の不具合を解消するようにしている（特許文献１参照）。また、場合によっては、オートクレープ処理後、恒温槽にて加熱処理を行い、偏光フィルムとガラス基板を密着させる粘着剤を安定化させる工程を付加している。
【０００３】
液晶プロジェクタに装着された偏光板は、超高圧水銀ランプ等の光源からの強力な光エネルギーにより加熱され、偏光フィルムの支持基材であるＴＡＣ（セルローストリアセテート）フィルムが収縮する。そのために、ＴＡＣフィルムで挟まれた偏光機能を有するＰＶＡ（ポリビニルアルコール）素膜にストレスが発生し、部分的な偏光ムラが生じ投影画像の黒表示ムラ（輝度ムラ）の原因となっていた。前記ＴＡＣフィルムの収縮は、光照射状態で或る一定時間が経過すると安定するため、完成後の液晶プロジェクタを一定時間点灯状態とし、その後に出荷する形態をとっていた。
【特許文献１】特開平１１−２９５６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液晶プロジェクタの出荷段階で一定時間の点灯が必要となるのでは、高い生産効率が望めない。
【０００５】
この発明は、上記の事情に鑑み、偏光板のストレスを投写型映像表示装置に装着する前の段階で緩和させておくことができる光アニール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の光アニール装置は、上記課題を解決するために、偏光板を支持する支持部と、光源と、この光源からの光を前記偏光板に導く光学系と、を備え、前記偏光板が装着される投写型映像表示装置にて当該偏光板が受ける光量と同程度以上の光量で前記偏光板に光照射するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成であれば、完成後の投写型映像表示装置の一定時間点灯状態によって偏光板が受けることになるのと同様の光照射を、当該偏光板を投写型映像表示装置に装着する前の段階で予め与えて偏光板のストレスを緩和させておくことができる。
【０００８】
前記偏光板が装着される投写型映像表示装置にて当該偏光板が受ける光照射範囲と同程度の範囲で前記偏光板に光照射するよう構成されているのがよい。また、前記光照射範囲形成のためのマスクを備えていてもよい。
【０００９】
これら構成の光アニール装置において、前記偏光板に照射される光強度分布が中央から周辺側にかけて低くなるように構成されていてもよい。また、前記光源の面内強度ムラを均一化して偏光板に導くインテグレート手段を備えていてもよい。また、前記光源からの光の偏光面を揃える光学素子を備えていてもよい。
【００１０】
また、これら構成の光アニール装置において、前記光源からの光を分光し、複数枚の偏光板に対して同時にアニール処理を行うように構成されていてもよい。或いは、前記光源からの光を分光せずに複数枚の偏光板へと導き、複数枚の偏光板に対して同時にアニール処理を行うように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、この発明によれば、偏光板のストレスを投写型映像表示装置に装着する前の段階で緩和させておくことができ、投写型映像表示装置の出荷段階での一定時間の点灯を不要とし、生産効率を高めることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施形態の光アニール装置を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００１３】
図１（ａ）はこの実施形態の光アニール装置を示した図である。光源１における発光部は、超高圧水銀ランプ等から成り、その照射白色光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ３へと導かれる。
【００１４】
インテグレータレンズ３は一対のレンズ群（フライアイレンズ）３ａ・３ｂから構成されており、個々のレンズ部分が光源１から出射された光を後述するアニール対象である偏光板Ａの所定方形領域に導くようになっており、光源１において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、前記偏光板Ａの中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ３を経た光は、偏光変換装置４、集光レンズ５，６を経て前記偏光板Ａへと導かれる。前記偏光板Ａは支持台７上に照射光軸に対して垂直となるように支持されている。支持台７は透明体（透明ガラス等）でもよいし、不透明体（金属板等）から成るものでもよいし、偏光板Ａの縁のみを支持する中抜き部材から成るものでもよい。また、投写型映像表示装置で用いられている偏光板支持台を用いることとしてもよい。
【００１５】
偏光変換装置４は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ３からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路偏光されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。そして、この場合には、前記偏光板ＡはＳ偏光を不透過（吸収）とするように配置される。
【００１６】
図１（ｂ）は偏光板Ａへの光入射範囲を示している。なお、偏光板Ａは、偏光フィルムＡ１をガラス基板Ａ２に貼合して成るものである。前記偏光フィルムＡ１はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）素膜をＴＡＣ（セルローストリアセテート）フィルムで挟んで成る。光アニールの対象となる偏光板Ａは、オートクレープ処理済みのものを用いてもよく、また、オートクレープ処理後に恒温槽にて加熱処理を行ったものを用いてもよい。偏光板Ａは、それが液晶プロジェクタに装着された状態で、その全面に光照射を受けるのではなく、外周縁領域は非照射領域となる。光アニール装置においても偏光板Ａの外周縁領域には光が照射されないように集光形状を設定している。勿論、後述するマスクを用いて照射領域を制限することもできる。
【００１７】
偏光板Ａが液晶プロジェクタに装着された状態で偏光板Ａに概ね１００万から１０００万Ｉｘの光照射がなされるのであれば、そのような光量で偏光板Ａが光アニールされるように、光アニール装置における光源１、インテグレータレンズ３、偏光変換装置４、及び集光レンズ５，６の光学特性を設計する。例えば、光源１として２５０Ｗの超高圧水銀ランプを用い、インテグレータレンズ３の各レンズの曲率ｒ１をｒ１＝２０．７ｍｍ、レンズ対間隔Ｌ１をＬ１＝４３ｍｍとし、集光レンズ５の曲率ｒ２をｒ２＝２４５ｍｍ、集光レンズ６の曲率ｒ３をｒ３＝１２５ｍｍ、集光レンズ５と集光レンズ６の間隔Ｌ２をＬ２＝２１７ｍｍとすると、偏光板Ａに照射される光量は約１０００万Ｉｘとなった。このような性能の光アニール装置を用いて偏光板Ａに光照射を行った場合、約３０分間の照射で偏光板Ａが受けるストレスは解消した。前記アニール後の偏光板Ａを実際に液晶プロジェクタに装着したときには、光源１がその点灯時点から安定するのに要する時間内で偏光板Ａの初期変化も終了することとなり、長時間の点灯無しで黒表示の輝度ムラのない良好な表示が得られた。また、光アニール装置によって偏光板Ａが受ける光の強度分布は、図１（ｂ）に示しているように、中央から周辺側にかけて低くなり、実際の液晶プロジェクタ（特に、光源１，インテグレータレンズ３，偏光変換装置４，集光レンズ５，６と同じ光学要素を備えるもの）において偏光板Ａが受ける光強度分布と略等しいものとなった。
【００１８】
図１（ｃ）は二枚の偏光板Ａを同時に光アニールするための構成例を示している。すなわち、この構成では、ハーフミラー８にてそれに入射される光量の半分を透過させて一つの偏光板Ａに導き、半分を反射させ更に全反射ミラー９にて他の一つの偏光板Ａに導いている。この場合、各偏光板Ａには光源１からの出射光の半分が導かれることに鑑み、この半分の光量が実際の液晶プロジェクタにおいて偏光板Ａが受ける光量或いはそれ以上となるように、光源１の出射光量や光学系の寸法等を設定することとする。なお、図１（ｃ）の構成例では、支持台７は二つの偏光板Ａをそれぞれ照射光軸に対して垂直となるように同一平面内で支持しているが、これに限らず、互いの光路長が等しくなるように例えば全反射ミラー９を配置している位置に集光レンズ６及び支持台７を縦配置し、前記支持台７にて偏光板Ａを縦支持するように構成してもよいものである。
【００１９】
図２には偏光ビームスプリッタ１０によって二つの光路を形成し、二枚の偏光板Ａを同時に光アニールするための構成例を示している。なお、図１の構成で用いられている光学要素と同様の光学要素には同一の符号を付記している。この構成例では、レンズ群３ｂと集光レンズ５との間に偏光ビームスプリッタ１０を設けている。偏光ビームスプリッタ１０は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を入射光軸に対して９０°光路変更させる。Ｓ偏光は全反射ミラー１１によって９０°光路変更されて図の右側の偏光板Ａ（Ａ′）に導かれる。従って、図の左側に配置された偏光板ＡはＰ偏光を不透過（吸収）とするように配置され、図の右側に配置された偏光板Ａ（Ａ′）はＳ偏光を不透過（吸収）とするように配置される。また、各偏光板Ａには光源１からの出射光の半分が導かれることに鑑み、この半分の光量が実際の液晶プロジェクタにおいて偏光板Ａが受ける光量或いはそれ以上となるように、光源１の出射光量や光学系の寸法等を設定することとする。なお、図２の構成例では、支持台７は二つの偏光板Ａをそれぞれ照射光軸に対して垂直となるように同一平面内で支持しているが、これに限らず、互いの光路長が等しくなるように、例えば支持台７を段状に形成してもよいものである。
【００２０】
図３は光アニール装置の他の構成例を示している。この構成例では、インテグレート手段として、ロッドインテグレータ１２を備えている。ロッドインテグレータ１２の光入射側は光源１における光出射開口形状に対応して方形状に形成されており、ロッドインテグレータ１２の光出射側は前記光入射側の約４倍の面積を持つ方形状に形成されている。支持台７はロッドインテグレータ１２の光出射側に対面して配置されている。この支持台７上には４枚の偏光板Ａが縦横２×２で配置されている。そして、偏光板Ａ上には４つの開口（透明部としてもよい）１４ａが縦横２×２で形成されたマスク（金属等から成る）１４が載置されている。マスク１４の各開口１４ａは、偏光板Ａの外周縁領域に光が照射されないように機能する。この外周縁領域は実際の液晶プロジェクタにおいて偏光板Ａが照射光を受けないこととなる外周縁領域に一致させるようにしている。そして、ロッドインテグレータ１２の光出射側には４つのレンズ１３が縦横２×２で配置されている。各レンズ１３の集光機能によって、各偏光板Ａが受ける光の強度分布は中央から周辺側にかけて低くなり、実際の液晶プロジェクタにおいて偏光板Ａが受ける光強度分布と略等しいものとなるようにしている。また、各偏光板Ａには光源１からの出射光の１／４が導かれることに鑑み、この１／４の光量が実際の液晶プロジェクタにおいて偏光板Ａが受ける光量或いはそれ以上となるように、光源１の出射光量や光学系の寸法等を設定する。
【００２１】
図３の構成では、偏光変換装置４を用いていないが、例えば、ロッドインテグレータ１２の光入射側や光出射側に偏光変換装置４を配置する構成としてもよいものである。また、パラボラリフレクタによって平行光を出射する光源１を用いたが、楕円鏡によって光を集光する光源を用い、前記集光位置にロッドインテグレータの光入射面を位置させるようにしてもよい。
【００２２】
また、上述したような４枚の偏光板Ａを縦横２×２で配置して同時に光アニールする構成を、図１（ａ）に示した光学系を用いて実現することもできる。例えば、インテグレータレンズ３の各レンズの曲率ｒ１をｒ１＝１８．５ｍｍ、レンズ対間隔Ｌ１をＬ１＝３３ｍｍとし、集光レンズ５の曲率ｒ２をｒ２＝２４５ｍｍ、集光レンズ６の曲率ｒ３をｒ３＝１２５ｍｍ、集光レンズ５と集光レンズ６の間隔Ｌ２をＬ２＝４６４ｍｍとすると、偏光板Ａに照射される光の面積を約４倍とすることができる。
【００２３】
また、液晶プロジェクタに搭載される液晶パネルがマイクロレンズを備える場合には、出射側偏光板には斜め方向から光が入射しがちとなり、比較的高い温度上昇を示す。従って、かかる場合には、そのような高い温度上昇が偏光板Ａにおいて得られるように光源等の設定を行うのがよい。或いは、前記マイクロレンズと同機能のマイクロレンズ板をアニール対象である偏光板Ａの光入射側に配置することとしてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】同図（ａ）はこの発明の実施形態の光アニール装置を示した構成図であり、同図（ｂ）は光アニールにより偏光板が受ける光の範囲及び強度分布を示した説明図であり、同図（ｃ）は分光によって同時に二枚の偏光板を処理する構成例を示した説明図である。
【図２】この発明の他の実施形態の光アニール装置を示した構成図であある。
【図３】この発明の他の実施形態の光アニール装置を示した構成図であある。
【符号の説明】
【００２５】
１    光源
３    インテグレータレンズ
４    偏光変換装置
７    支持台
８    ハーフミラー
１０  偏光ビームスプリッタ
１２  ロッドインテグレータ
１３  レンズ
１４  マスク
Ａ    偏光板
【図１】
2005070475.tif 000003
【図２】
2005070475.tif 000004
【図３】
2005070475.tif 000005