[发明专利]偏振变换元件、偏振变换单元以及投影型图像装置

说明书

技术领域

本发明关于偏振变换元件、包含该偏振变换元件的偏振变换单元以及投影型图像装置。

背景技术

液晶投影仪等的投影型图像装置，根据图像信息，对从光源装置出射的光进行调制，将此调制后的光学像在屏幕上放大投影。在此液晶投影仪中，为了提高光的利用效率，将从光源装置出射的包含随机的偏振光（偏振面相互垂直的P偏振光和S偏振光和/或偏振面的方向各种各样的直线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光等偏振光混合而成的光）的光（以下称为随机光）分割为多个中间光束，将此分割了的中间光束变换为一种直线偏振光统一出射，使用偏振变换元件。

偏振变换元件是在透明部件的内部交互配置偏振光分离膜和反射膜，成形偏振光分束器阵列，在此偏振光分束器阵列的表面设置相位差板的构造。在透明部件的光出射面侧，在对应于偏振光分离膜的位置，每隔预定间隔配置多个相位差板（专利文献1）。

现有技术中，作为相位差板，存在使用有机类材料例如聚碳酸酯薄膜制的1/2波长板的情况，通过有机类粘接剂粘接该1/2波长板和偏振光分束器阵列。

作为该偏振变换元件的制造方法，将在两个主面分别形成了偏振光分离膜和反射膜的无色透明玻璃等的第一透光性基板和在两个主面什么都没有形成的第二透光性基板交互层叠多层，或者将在一个面形成了偏振光分离膜的第一透光性基板和在一个面形成了反射膜的第二透光性基板交互层叠多层而制作层叠体，在相对于平行于层叠面的面，以例如45度的角度切断而得到的偏振光分束器阵列的光的出射面，通过粘接剂粘贴1/2波长板。

如此制作的偏振变换元件，在安装于平面矩形状的框架的状态下，搭载于液晶投影仪的光学引擎内（专利文献2）。

由于白色光源灯的高输出化、短弧长化的发展，对偏振光分束器阵列以及在该偏振光分束器阵列粘接的1/2波长板的热负荷也增大，能够考虑作为构成1/2波长板的材料使用水晶构成。此处，存在如下液晶投影仪：在用于将1/2波长板粘接于偏振光分束器阵列的光出射面而配置的情况下，作为粘接剂，使用耐热、耐光性能优良的紫外线硬化性树脂或者无机类材料的粘接剂，不需要通过冷却风扇强制进行空气冷却（专利文献3）。

此外，存在如下偏振变换元件：依次反复层叠具有平行的2个面的透光性板材、反射膜、具有平行的2个面的透光性板材、1/2波长板以及偏振光分离膜而成的层叠体，通过相对于该层叠面以预定角度被切断，由此将偏振光分离膜和相位差板和反射膜以相对于切断面在同一方向倾斜的状态下配置，形成相互平行的光入射面和光出射面（专利文献4）。并且，在与专利文献4同样结构的偏振变换元件中，作为1/2波长板，是将切断角度为Y切割（基板的主面的法线和晶体光学轴成的角度为90度）厚度为22.7~37.1μm的水晶板倾斜配置的情况（专利文献5）。进一步的，作为1/2波长板，提出了设定为板厚为21.2～50.0μm，13.5~31.9μm，在光学轴的第一光学轴方位角、第二光学轴方位角为16.3度、59.6度的状态下，层叠第一水晶板、第二水晶板构成的2个波长板（专利文献6）。在此专利文献6的现有例子中，能够使得三色波长带（波长为400nm~700nm）中的平均的偏振变换效率（称为三色偏振变换效率）在0.8以上。

近年来，伴随对作为光学部件的长寿命化的要求增加，产生了粘接剂的劣化的问题。

为了解决此问题，作为接合玻璃和/或水晶等的两个透光性基板的方法，提出了如下的接合方法：通过等离子聚合法，将包含在表面包含硅氧烷（Si-O）结合、结晶度在45%以下的Si骨架和结合于该Si骨架的有机基的脱离基的接合膜进行成膜，通过对此接合膜给予能量，使得在所述接合膜的表面附近存在的所述脱离基从所述Si骨架脱离，由此通过在接合膜的表面的所述区域出现的粘接性，接合所述两个透光性基板（专利文献7）。

通过采用此接合方法，使接合方式无机化，解决接合膜的劣化的问题，并且，能够实现使用此接合方法接合的光学部件的长寿命化。

并且，现有技术中，提出了如下偏振变换元件：具有光入射面和与此光入射面大致平行的光出射面，沿着这些光入射面和光出射面，配置多个透光性部件、偏振光分离膜、反射膜、相位板以及等离子聚合膜，在多个透光性部件中的一部分透光性部件的倾斜面上设置偏振光分离膜和反射膜的任一个，在透光性部件的倾斜面的表面、偏振光分离膜的表面以及反射膜的表面的至少一个的面上，设置等离子聚合膜（专利文献8）。在此专利文献8的现有例子中，通过等离子聚合膜，相邻的透光性部件和反射膜之间、相邻的透光性部件和相位板之间、相邻的相位板和偏振光分离膜之间的至少任一个进行分子接合，等离子聚合膜的主要材料是聚硅氧烷。