JP2001343623A - 液晶プロジェクタ装置及びコントラストの改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口率を高めるためのマイクロレンズを液晶
パネルに設けた透過式液晶プロジェクタ装置において、
プレチルト角によるコントラスト等の低下を抑制する。 【解決手段】 液晶パネル４２と検光子４７との間に一
軸延伸位相差フィルム５をパネル面に対して傾けて配置
し、この傾き角を変化させながら液晶パネル４２のうち
黒を表示すべき画素からの出射光の検光子４７での透過
率を調べ、透過率の大きさに応じて決定した傾き角にお
けるパネル面に平行，垂直な面内での一軸延伸位相差フ
ィルム５のリターデーションを求める。フィルム面に平
行，垂直な面内でのリターデーションがこの求めたパネ
ル面に平行，垂直な面内でのリターデーションに略等し
い視野角拡大フィルム（特殊二軸延伸位相差フィルム）
を、一軸延伸位相差フィルム５に代えて、液晶パネル４
２と検光子４７との間にパネル面に平行に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
装置に関し、特に、視野角依存特性によるコントラスト
やユニフォーミティの低下の防止を図ったものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】画像をスクリーンに拡大投影することに
より大画面を実現するプロジェクタ装置が、屋内外用の
画像表示装置として普及している。このプロジェクタ装
置は、ＣＲＴの蛍光面からの出射光をスクリーンに投射
するもの（ＣＲＴプロジェクタ装置）と、光源からの出
射光を空間光変調素子で変調してスクリーンに投射する
ものとに大別されるが、後者では、液晶パネルを空間光
変調素子として用いるもの（液晶プロジェクタ装置）が
主流になっている。

【０００３】図１３は、従来の液晶プロジェクタ装置の
光学系（ＲＧＢの各色に対応して３枚の透過型液晶パネ
ルを用いた３板透過式液晶プロジェクタ装置の光学系）
の構成例を示す。

【０００４】光源１１は、ランプ（例えばキセノンラン
プ）１２と、ランプ１２から放射された光（白色の非偏
光）を反射して一定の広がり角の光束とするリフレクタ
１３とを含んでいる。光源１１からの出射光は、マイク
ロレンズアレイ１４，１５及び偏光変換素子１６を順に
通過する。を通過する。

【０００５】マイクロレンズアレイ１４，１５は、それ
ぞれマイクロレンズ（例えば直径１〜５ｍｍ程度のレン
ズ）１４ａ，１５ａを複数個アレイ状に配列したもので
ある。レンズ１４ａの形状は、レンズ１４ａからの光が
後述の透過型液晶パネル４２のパネル面上に集光される
ようにするために、この透過型液晶パネル２８，２９，
３０のパネル面と相似形の長方形になっている。

【０００６】マイクロレンズアレイ１５は、レンズ１４
ａの略焦点位置に配置されている。各レンズ１５ａは、
レンズ１４ａと一対一に対応しており、対応するレンズ
１４ａからの光をできるだけ多く入射できるような形状
になっている。

【０００７】このマイクロレンズアレイ１４，１５は、
光源１１からの出射光を液晶パネルのパネル面に均一に
入射させることにより、スクリーンに表示される画像の
ユニフォーミティ（画面全体で同じ明るさや色の画像を
表示する際の明るさや色の均一性）を高める役割を果た
す。

【０００８】偏光変換素子１６は、入射した非偏光の大
部分を直線偏光（例えばＰ偏光）に変換して出射するも
のである。この偏光変換素子１６は、光源１１からの出
射光の利用効率を高める役割を果たすとともに、白表示
時の液晶パネルからの出射光量を増加させることによ
り、スクリーンに表示される画像のコントラストを高め
る役割を果たす。

【０００９】偏光変換素子１６から出射したＰ偏光は、
レンズ１７で集光されてダイクロイックミラー１８に入
射する。ダイクロイックミラー１８は、ＲＧＢの各色の
光のうち、例えば赤色光を透過して緑色光及び青色光を
反射するものである。ダイクロイックミラー１８を透過
した赤色のＰ偏光は、ミラー１９で反射され、レンズ２
０で集光されて液晶モジュール２８に入射する。

【００１０】ダイクロイックミラー１８で反射された緑
色及び青色のＰ偏光は、ダイクロイックミラー２１に入
射する。ダイクロイックミラー２１は、例えば青色光を
透過して緑色光を反射するものである。ダイクロイック
ミラー２１で反射された緑色のＰ偏光は、レンズ２２で
集光されて液晶モジュール２９に入射する。

【００１１】ダイクロイックミラー２１を透過した青色
のＰ偏光は、レンズ２３，ミラー２４，レンズ２５，ミ
ラー２６，レンズ２７で集光と反射とを繰り返して液晶
モジュール３０に入射する。

【００１２】液晶モジュール２８，２９，３０は、互い
に同じ構成をしている。図１４は、これらの液晶モジュ
ール２８，２９，３０の光学系の構成例を示す。透過型
液晶パネル４２の入射側に偏光板（偏光子）４１が配置
されるとともに、この液晶パネル４２の出射側に偏光板
（検光子）４７が配置されている。偏光板４１は、Ｐ偏
光を透過させるように偏光軸（光の透過軸）の向きを決
定されている。したがって、液晶モジュール２８，２
９，３０に入射した赤色，緑色，青色のＰ偏光は、それ
ぞれそのまま偏光板４１を透過して液晶パネル４２に入
射する。

【００１３】液晶パネル４２は、ＴＮ（ツイステッドネ
マティック）液晶パネルであり、液晶分子を通過する光
の合成電場ベクトルの軌跡を、液晶分子への印加電圧の
レベルに応じて変化させる。液晶モジュール２８，２
９，３０の液晶パネル４２の各画素の液晶分子には、そ
れぞれ赤色，緑色，青色の映像信号のレベルに応じて、
ノーマリーホワイトモードで電圧が印加される。液晶パ
ネル４２の駆動方式としては、例えばアクティブマトリ
ックス駆動方式が採用されている。

【００１４】液晶パネル４２の入射側の基板４３には、
画素に１対１に対応して、マイクロレンズ４４が設けら
れている。マイクロレンズ４４は、対応する画素への入
射光を、画素の有効表示面積部分（電極やスイッチング
素子等が存在しておらず、光を透過させることのできる
部分）に集光するためのものである。このマイクロレン
ズ４４は、液晶パネル４２の開口率を実質的に高める役
割を果たすとともに、白表示時の液晶パネル４２からの
出射光量を増加させることにより、画像のコントラスト
を高める役割を果たす。

【００１５】液晶パネル４２の液晶層４５を通過してそ
の出射側の基板４６から出射した光は、偏光板４７に入
射する。偏光板４７は、偏光軸の向きが偏光板４１と直
交しており、したがってＳ偏光を透過させる。

【００１６】液晶モジュール２８，２９，３０の偏光板
４７をそれぞれ透過した赤色，緑色，青色のＳ偏光は、
図１３に示すように、ダイクロイックプリズム３１に三
方から入射する。ダイクロイックプリズム３１は、液晶
モジュール２９からの緑色光を透過するとともに液晶モ
ジュール２８からの赤色光をこの緑色光と同じ方向に反
射するフィルター膜３１ａと、液晶モジュール２９から
の緑色光を透過するとともに液晶モジュール３０からの
青色光をこの緑色光と同じ方向に反射するフィルター膜
３１ｂとを有している。赤色，緑色，青色のＳ偏光は、
このダイクロイックプリズム３１で１本の光束に合成さ
れる。

【００１７】ダイクロイックプリズム３１から出射した
Ｓ偏光は、投射光学系３２を経てスクリーン（図示略）
に投射される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】図１３及び図１４に示
したように、従来の液晶プロジェクタ装置では、光源１
１からの出射光を液晶モジュール２８，２９，３０に導
く照明光学系にマイクロレンズアレイ１４，１５を設け
ることによってユニフォーミティを高める工夫や、この
照明光学系に偏光変換素子１６を設けることによってコ
ントラストを高める工夫や、液晶モジュール２８，２
９，３０の液晶パネル４２の入射側の基板４３にマイク
ロレンズ４４を設けることによってコントラストを高め
る工夫がなされていた。

【００１９】ところで、ＴＮ液晶パネルやＳＴＮ（スー
パーツイステッドネマティック）液晶パネルには、パネ
ル面に対して斜めから入射した光の合成電場ベクトルの
軌跡を初期の通りに（印加電圧のレベルの通りに）変化
させることができないという性質がある。このことを、
視野角依存特性と呼ぶ。

【００２０】この視野角依存特性は、図１５に示すよう
な、液晶パネルの入射側の基板５１，出射側の基板５２
（図２では基板４３，４６に該当）のそれぞれの配向膜
のラビング方向５１ａ，５２ａに対する液晶分子５３の
傾き角（プレチルト角）ｐ１，ｐ２を原因としている。
パネル面に対して斜めから入射した光は、このプレチル
ト角の存在により、液晶分子を通過する際に、パネル面
に平行な面内で異常光と常光との位相ずれが生じるとと
もに、パネル面に垂直な面内でも異常光と常光との位相
ずれが生じる。その結果、その合成電場ベクトルの軌跡
を初期の通りに変化させることができなくなる。

【００２１】ＴＮ液晶パネルやＳＴＮ液晶パネルを用い
た液晶ディスプレイでは、この視野角依存特性により、
ノーマリーホワイトモードの場合でも、液晶パネルのう
ち黒を表示すべき画素（液晶分子が基板に対して垂直に
並ぶように電圧を印加した画素）に斜めから入射した直
線偏光（例えばＰ偏光）が楕円偏光になって出射し、こ
の楕円偏光のうちのＳ偏光成分が検光子を透過して画面
に表示される（すなわち黒色の浮きが発生する）ので、
コントラストが低下することがある。

【００２２】図１６は、液晶パネルへの光の入射角とコ
ントラストの低下の度合いとの関係を例示したものであ
る。液晶パネルのパネル面に平行な面内での入射方向φ
にかかわらず、入射角θが大きくなるほどコントラスト
ＣＲが低くなっている。

【００２３】また、プレチルト角による位相ずれの度合
いは、液晶パネルのセルギャップ長（液晶分子を挟む２
枚の基板の間隔）に応じて変化する。したがって、液晶
パネルの部位によってセルギャップ長にむらがある場合
には、画面全体で同じ明るさの画像を表示すべき際（全
ての画素に同じレベルの電圧を印加した際）にも、この
視野角依存特性により、液晶パネルに斜めから入射して
液晶パネルから出射した光の検光子での透過率が液晶パ
ネルの部位によって相違してしまうので、画像の明るさ
にむらが生じる（すなわちユニフォーミティが低下す
る）ことがある。

【００２４】このように、液晶パネルを用いた画像表示
装置では、プレチルト角の存在を原因とする視野角依存
特性によってコントラストやユニフォーミティが低下す
ることがある。しかし、直視型液晶ディスプレイではこ
の視野角依存特性を考慮した設計が行われていたのに対
し、投射型の液晶ディスプレイである液晶プロジェクタ
装置では、視野角依存特性を考慮してコントラストやユ
ニフォーミティを改善する工夫はなされていなかった。

【００２５】直視型液晶ディスプレイで視野角依存特性
が考慮された理由は、光源からの出射光の広がり角が大
きいので液晶パネルに斜めから入射する光の量が多く、
且つ画面を斜めから見ることが多いのでこのように斜め
から入射して液晶パネルから出射された光が目に届いて
しまうことにある。

【００２６】これに対し、液晶プロジェクタ装置で視野
角依存特性が考慮されなかった理由は、以前はは光源か
らほぼ平行な光束を出射するとともにこの出射光をほぼ
平行なまま照明光学系を経て液晶パネルに入射していた
ので、パネル面に対して垂直な方向から入射する直線偏
光だけを考慮すればよかったことにある。

【００２７】しかし、最近は、液晶プロジェクタ装置で
も、より明るい画像を表示することを目的として、光源
からの出射光の広がり角を大きくしたり照明光学系のＦ
ナンバを小さくしたりすることにより液晶パネルへの光
の入射角の範囲を広げる傾向にある。

【００２８】図１３及び図１４に示した液晶プロジェク
タ装置でも、照明光学系のＦナンバを小さくすることに
より、液晶モジュール２８，２９，３０の液晶パネル４
２への光の入射角の範囲が例えば±１０〜１５゜程度に
なっている。したがって、黒を表示すべき画素に斜めか
ら入射したＰ偏光が楕円偏光になってこの画素から出射
し、この楕円偏光のうちのＳ偏光成分が偏光板４７を透
過してスクリーンに投射されるので、コントラストが低
下してしまう。

【００２９】また、個々の液晶モジュール２８，２９，
３０の液晶パネル４２で部位によってセルギャップ長に
むらがある場合や、液晶モジュール２８，２９，３０相
互で液晶パネル４２のセルギャップ長に差異がある場合
には、画面全体で同じ明るさや色の画像を表示すべき際
にも、スクリーンに表示される画像の明るさや色にむら
が生じてしまう（ユニフォーミティが低下してしま
う）。

【００３０】したがって、最近では、液晶プロジェクタ
装置でも、視野角依存特性によるコントラストやユニフ
ォーミティの低下を防止することが必要となってきてい
る。

【００３１】しかし、液晶プロジェクタ装置では、液晶
パネルへの光の入射角の範囲が±１０〜１５゜程度にま
でなっているとはいえ、直視型液晶ディスプレイと比較
するとその入射角の範囲はかなり狭い。そのため、従来
直視型液晶ディスプレイで視野角依存特性を考慮して行
われていた設計手法をそのまま液晶プロジェクタ装置に
採用しても、コントラストやユニフォーミティの低下を
防止することはできない。

【００３２】本発明は、上述の点に鑑み、ＴＮ液晶パネ
ルやＳＴＮ液晶パネルを用いた液晶プロジェクタ装置
（特に、図１３及び図１４に例示したように、開口率を
高めるためのマイクロレンズを液晶パネルに設けた透過
式液晶プロジェクタ装置）にふさわしい手法で、視野角
依存特性によるコントラストやユニフォーミティの低下
を抑制することを課題としてなされたものである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本出願人は、入射光を画素の有効表示面積部分に集
光させるマイクロレンズが設けられており、液晶分子を
通過する光の合成電場ベクトルの軌跡を液晶分子への印
加電圧に応じて変化させる透過型液晶パネルと、光源か
らの光のうち一つの振動方向の直線偏光を透過型液晶パ
ネルに入射させる偏光子と、透過型液晶パネルからの出
射光のうち一つの振動方向の直線偏光を投射光学系に入
射させる検光子とを有する液晶プロジェクタ装置におい
て、透過型液晶パネルと検光子との間に、透過型液晶パ
ネルのパネル面に平行な面内及びパネル面に垂直な面内
でそれぞれ複屈折性を有し、この複屈折性により、透過
型液晶パネルに斜めから入射した光が液晶分子を通過し
た際のプレチルト角による位相ずれを補償する光学素子
を配置したものを提案する。

【００３４】この液晶プロジェクタ装置では、透過型液
晶パネルと検光子との間（すなわち透過型液晶パネルの
出射側）に、透過型液晶パネルのパネル面に平行な面内
及びパネル面に垂直な面内でそれぞれ複屈折性を有する
光学素子が配置されており、この光学素子の複屈折性に
より、透過型液晶パネルに斜めから入射した光が液晶分
子を通過した際のプレチルト角による位相ずれ（パネル
面に平行な面内及びパネル面に垂直な面内での異常光と
常光との位相ずれ）が補償される。

【００３５】透過型液晶パネルのうち黒を表示すべき画
素に斜めから入射して透過型液晶パネルから出射した光
は、このようにプレチルト角による位相ずれが補償され
ることにより、検光子を透過する直線偏光成分が減少す
るので、検光子での透過率が低下する。これにより、黒
を表示すべき画素からスクリーンに投射される光量が減
少する（黒色の浮きが抑制される）ので、視野角依存特
性によるコントラストの低下が抑制される。

【００３６】また、個々の液晶パネルで部位によってセ
ルギャップ長にむらがある場合（部位によってプレチル
ト角による位相ずれの度合いが異なる場合）や複数の液
晶パネル相互でセルギャップ長に差異がある場合（プレ
チルト角による位相ずれの度合いに差異がある場合）に
も、このようにプレチルト角による位相ずれが補償され
ることにより、視野角依存特性によるユニフォーミティ
の低下が抑制される。

【００３７】しかも、仮にこうした光学素子を偏光子と
透過型液晶パネルとの間（すなわち透過型液晶パネルの
入射側）に配置した場合には、この光学素子を経て透過
型液晶パネルに入射した光がマイクロレンズで集光され
て液晶分子に入射するので、この光学素子への光の入射
角と液晶分子への実際の光の入射角とが相違してしま
う。プレチルト角による位相ずれの度合いは、液晶分子
への実際の光の入射角によって決まる。その結果、入射
側にこの光学素子を配置した場合には、プレチルト角に
よる位相ずれを液晶分子への実際の光の入射角に応じて
最適に補償することが困難になる。

【００３８】これに対し、この液晶プロジェクタ装置の
ように透過型液晶パネルの出射側にこの光学素子を配置
した場合には、液晶分子への実際の光の入射角と透過型
液晶パネルからの光の出射角とが等しいので、この光学
素子への光の入射角と液晶分子への実際の光の入射角と
が等しくなる。したがって、プレチルト角による位相ず
れを液晶分子への実際の光の入射角に応じて最適に補償
することが容易になる。

【００３９】なお、この光学素子としては、一例とし
て、フィルム面に平行な面内でのみ複屈折性を有する位
相差フィルム（一般に「一軸延伸位相差フィルム」と呼
ばれるもの）を、透過型液晶パネルのパネル面に対して
傾けて配置することが好適である。

【００４０】そして、偏光子と検光子とが互いに直交す
る振動方向の直線偏光を透過させる場合（ノーマリーホ
ワイトモードの場合）には、一例として、この一軸延伸
位相差フィルムの遅相軸と進相軸とのいずれか一方を偏
光子（または検光子）の偏光軸と直交させるとともに、
偏光子（または検光子）の偏光軸に平行な軸を回転中心
としてこの一軸延伸位相差フィルムを傾けることが好適
である。

【００４１】それにより、入射側（または出射側）のプ
レチルト角による位相ずれを、出射側（または入射側）
のプレチルト角による位相ずれとは独立して補償するこ
とができるようになる。

【００４２】さらに、遅相軸と進相軸とのいずれか一方
を偏光子の偏光軸と直交させた一軸延伸位相差フィルム
と、遅相軸と進相軸とのいずれか一方を検光子の偏光軸
と直交させた一軸延伸位相差フィルムとの両方を配置す
るようにしてもよい。それにより、入射側のプレチルト
角による位相ずれと出射側のプレチルト角による位相ず
れとを、互いに独立して両方とも補償することができる
ので、コントラストやユニフォーミティの改善効果を一
層高めることができるようになる。

【００４３】この光学素子としては、別の例として、フ
ィルム面に平行な面内及びフィルム面に垂直な面内でそ
れぞれ複屈折性を有する位相差フィルム（一般に「特殊
二軸延伸位相差フィルム」や「視野角拡大フィルム」と
呼ばれるもの）を、透過型液晶パネルのパネル面に対し
て平行に配置することも好適である。それにより、透過
型液晶パネルと検光子との間の距離の増大を最小限に抑
えることができるので、液晶プロジェクタ装置の光学系
の小型化にも寄与することができるようになる。

【００４４】次に本出願人は、入射光を画素の有効表示
面積部分に集光させるマイクロレンズが設けられてお
り、液晶分子を通過する光の合成電場ベクトルの軌跡を
液晶分子への印加電圧に応じて変化させる透過型液晶パ
ネルと、光源からの光のうち一つの振動方向の直線偏光
を透過型液晶パネルに入射させる偏光子と、透過型液晶
パネルからの出射光のうち一つの振動方向の直線偏光を
投射光学系に入射させる検光子とを有する液晶プロジェ
クタ装置のコントラストの改善方法において、透過型液
晶パネルと検光子との間に、フィルム面に平行な面内で
のみ複屈折性を有する第１の位相差フィルムを、透過型
液晶パネルのパネル面に対して傾けて配置する第１ステ
ップと、この第１の位相差フィルムの傾き角を変化させ
ながら、透過型液晶パネルのうち黒を表示すべき画素か
らの出射光の検光子での透過率を調べ、この透過率の大
きさに応じてこの傾き角を決定する第２ステップと、第
２ステップで決定した傾き角における、パネル面に平行
な面内，パネル面に垂直な面内でのこの第１の位相差フ
ィルムのリターデーションの大きさを求める第３ステッ
プと、フィルム面に平行な面内，フィルム面に垂直な面
内でそれぞれ複屈折性を有し、フィルム面に平行な面
内，該フィルム面に垂直な面内でのリターデーションの
大きさがそれぞれ第３ステップで求めたパネル面に平行
な面内，パネル面に垂直な面内でのリターデーションの
大きさに略等しい第２の位相差フィルムを、第１の位相
差フィルムに代えて、透過型液晶パネルと検光子との間
に、パネル面に対して平行に配置する第４ステップとを
有するものを提案する。

【００４５】このコントラストの改善方法では、透過型
液晶パネルと検光子との間に、フィルム面に平行な面内
でのみ複屈折性を有する第１の位相差フィルム（一軸延
伸位相差フィルム）を、透過型液晶パネルのパネル面に
対して傾けて配置し、この一軸延伸位相差フィルムの傾
き角を変化させながら、透過型液晶パネルのうち黒を表
示すべき画素からの出射光の検光子での透過率を調べ、
この透過率の大きさに応じて一軸延伸位相差フィルムの
傾き角を決定する。

【００４６】これにより、黒を表示すべき画素からの出
射光の検光子での透過率が低下するように（すなわちプ
レチルト角による位相ずれが補償されるように）一軸延
伸位相差フィルムの傾き角を決定することができる。

【００４７】しかも、偏光子と透過型液晶パネルとの間
（すなわち透過型液晶パネルの出射側）に一軸延伸位相
差フィルムを配置することにより、一軸延伸位相差フィ
ルムへの光の入射角と液晶分子への実際の光の入射角と
が等しくなる。したがって、プレチルト角による位相ず
れが液晶分子への実際の光の入射角に応じて最適に補償
されるような傾き角を決定することが容易である。

【００４８】続いて、このコントラストの改善方法で
は、決定した傾き角における、パネル面に平行な面内，
パネル面に垂直な面内での一軸延伸位相差フィルムのリ
ターデーションの大きさを求める。そして、フィルム面
に平行な面内，フィルム面に垂直な面内でそれぞれ複屈
折性を有し、フィルム面に平行な面内，フィルム面に垂
直な面内でのリターデーションの大きさがそれぞれこの
求めたパネル面に平行な面内，パネル面に垂直な面内で
のリターデーションの大きさに略等しい第２の位相差フ
ィルム（視野角拡大フィルム）を、一軸延伸位相差フィ
ルムに代えて、透過型液晶パネルと検光子との間に、パ
ネル面に対して平行に配置する。

【００４９】このような視野角拡大フィルムを配置した
液晶プロジェクタ装置で画像を表示すれば、黒を表示す
べき画素からスクリーンに投射される光量が減少するの
で、視野角依存特性によるコントラストの低下が抑制さ
れて、コントラストが改善される。

【００５０】また、個々の液晶パネルで部位によってセ
ルギャップ長にむらがある場合や複数の液晶パネル相互
でセルギャップ長に差異がある場合にも、このようにプ
レチルト角による位相ずれが補償されることにより、視
野角依存特性によるユニフォーミティの低下が抑制され
て、ユニフォーミティが改善される。

【００５１】しかも、視野角拡大フィルムをパネル面に
対して平行に配置することにより、透過型液晶パネルと
検光子との間の距離の増大を最小限に抑えることができ
るので、液晶プロジェクタ装置の光学系の小型化にも寄
与することができるようになる。

【００５２】さらに、この方法は、開口率を高めるため
のマイクロレンズを液晶パネルに設けていない透過式液
晶プロジェクタ装置にそのまま適用しても、やはり視野
角依存特性によるコントラストやユニフォーミティの低
下を抑制することができる。したがって、マイクロレン
ズを液晶パネルに設けた透過式液晶プロジェクタ装置と
マイクロレンズを液晶パネルに設けていない透過式液晶
プロジェクタ装置とで、コントラストやユニフォーミテ
ィの改善方法を共通化することもできる。

【００５３】なお、このコントラストの改善方法でも、
偏光子と検光子とが互いに直交する振動方向の直線偏光
を透過させる場合（ノーマリーホワイトモードの場合）
には、一例として、第１ステップで、一軸延伸位相差フ
ィルムの遅相軸と進相軸とのいずれか一方を偏光子（ま
たは検光子）の偏光軸と直交させるとともに、偏光子
（または検光子）の偏光軸に平行な軸を回転中心として
一軸延伸位相差フィルムを傾けることが好適である。

【００５４】それにより、やはり、入射側（または出射
側）のプレチルト角による位相ずれを、出射側（または
入射側）のプレチルト角による位相ずれとは独立して補
償することができるようになる。

【００５５】さらに、一軸延伸位相差フィルムの遅相軸
と進相軸とのいずれか一方を偏光子の偏光軸と直交させ
た場合と、一軸延伸位相差フィルムの遅相軸と進相軸と
のいずれか一方を検光子の偏光軸と直交させた場合との
それぞれについて、第２〜第４ステップを実行するよう
にしてもよい。それにより、入射側のプレチルト角によ
る位相ずれと出射側のプレチルト角による位相ずれと
を、互いに独立して両方とも補償することができるの
で、コントラストやユニフォーミティの改善効果を一層
高めることができるようになる。

【００５６】また、このコントラストの改善方法におい
て、第４ステップで視野角拡大フィルムを配置した後、
フィルム面に平行な面内での視野角拡大フィルムの回転
角度位置を微調整する第５ステップをさらに設けること
が好適である。

【００５７】このように視野角拡大フィルムの回転角度
位置を微調整することにより、パネル面に垂直な面内で
の複屈折性の大きさを微調整することができる。したが
って、視野角拡大フィルムを配置した後でも、この複屈
折性の大きさを微調整することによってコントラストや
ユニフォーミティを改善できるようになる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１は、本発明を適用した３板透過式
液晶プロジェクタ装置の光学系の構成例を示す。この光
学系のうち液晶モジュール１，２，３以外の部分は、図
１３に示した３板透過式液晶プロジェクタ装置における
と構成が共通しているので図１３と同一の符号を付して
いる。

【００５９】液晶モジュール１，２，３は、互いに同じ
構成をしている。図２はこれらの液晶モジュール１，
２，３の光学系の構成例を示しており、図１４と構成が
共通する部分は図１４と同一の符号を付している。本発
明の特徴として、液晶モジュール１，２，３では、液晶
パネル４２と偏光板（検光子）４７との間（すなわち液
晶パネル４２の出射側）に、視野角拡大フィルム４が、
液晶パネル４２のパネル面に対して平行に配置されてい
る。

【００６０】視野角拡大フィルム４は、フィルム面に平
行な面内及びフィルム面に垂直な面内でそれぞれ複屈折
性を有している。視野角拡大フィルム４は、この複屈折
性により、液晶パネル４２に斜めから入射した光が液晶
分子を通過した際のプレチルト角による位相ずれ（パネ
ル面に平行な面内及びパネル面に垂直な面内での異常光
と常光との位相ずれ）を補償する役割を持っている。

【００６１】液晶パネル４２のうち黒を表示すべき画素
に斜めから入射して液晶パネル４２から出射した光は、
このようにプレチルト角による位相ずれが補償されるこ
とにより、それぞれ偏光板４７を透過する直線偏光成分
が減少するので、偏光板４７での透過率が低下する。こ
れにより、黒を表示すべき画素からスクリーンに投射さ
れる光量が減少する（黒色の浮きが抑制される）ので、
視野角依存特性によるコントラストの低下が抑制され
て、コントラストが改善されるようになっている。

【００６２】また、個々の液晶モジュール１，２，３の
液晶パネル４２で部位によってセルギャップ長にむらが
ある場合（部位によってプレチルト角による位相ずれの
度合いが異なる場合）や液晶モジュール１，２，３相互
で液晶パネル４２のセルギャップ長に差異がある場合
（プレチルト角による位相ずれの度合いに差異がある場
合）にも、このようにプレチルト角による位相ずれが補
償されることにより、視野角依存特性によるユニフォー
ミティの低下が抑制されて、ユニフォーミティが改善さ
れるようになっている。

【００６３】視野角拡大フィルム４としてどのような大
きさのリターデーションを有するものを用いるかは、次
のような方法で決定されている。

【００６４】最初に、図３に示すように、液晶パネル４
２と偏光板４７との間に、一軸延伸位相差フィルム（フ
ィルム面に平行な面内でのみ複屈折性を有する位相差フ
ィルムであり、以下単に位相差フィルムとも呼ぶ）５
を、その遅相軸５ａを偏光板４７の偏光軸４７ａと直交
させるとともに、偏光軸４７ａと平行な軸（ｙ軸）を回
転中心として液晶パネル４２のパネル面に平行な面（ｘ
ｙ平面）に対して角度αだけ傾けて配置する。

【００６５】なお、図３では、液晶パネル４２として、
入射側の基板４３と、基板４３上の配向膜のラビング方
向４３ａと、出射側の基板４６と、基板４６上の配向膜
のラビング方向４６ａと、液晶層４５中の液晶分子のう
ち基板４３及び４６に隣接した部分の液晶分子４８とを
描いている。基板４３のマイクロレンズ４４（図２）は
図示を省略している。

【００６６】図４は、図３のように位相差フィルム５を
傾けた状態において、液晶パネル４２からの出射光のう
ち、液晶パネル４２のパネル面に直交し且つ偏光板４７
の偏光軸４７ａと平行な面内（ｚｙ平面内）を通過する
光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが、位相差フィルム５を透過する様
子を示している。

【００６７】光Ｌａは、液晶パネル４２のパネル面に直
交する方向（ｚ軸の方向）に出射した光である。すなわ
ち、光Ｌａは、パネル面に直交する方向から液晶パネル
４２に入射したＰ偏光が、液晶パネル４２から出射した
ものである。したがって、液晶分子を通過した際にプレ
チルト角による位相ずれを生じていない。

【００６８】他方、光Ｌｂは、光Ｌａに対して、偏光軸
４７ａと平行な面内で角度βだけ斜め右方向に出射した
光である。すなわち、光Ｌｂは、ｚｙ平面内において斜
め右方向から液晶パネル４２に入射したＰ偏光が、液晶
パネル４２から出射したものである。この偏光軸４７ａ
の方向は、図３に示すように、液晶パネル４２の出射側
の基板４６の配向膜のラビング方向４６ａと一致してい
る。したがって、光Ｌｂは、液晶分子を通過した際に、
出射側のプレチルト角（基板４６の配向膜のラビング方
向４６ａに対する液晶分子４８の傾き角）を原因とし
て、ｘｙ平面内及びｚｙ平面内で異常光と常光との位相
ずれを生じたことにより、合成電場ベクトルの軌跡が変
化して楕円偏光になっている。

【００６９】また、光Ｌｃは、偏光軸４７ａと平行な面
内で角度βだけ斜め左方向に出射した光である。すなわ
ち、光Ｌｃは、ｚｙ平面内において斜め左方向から液晶
パネル４２に入射したＰ偏光が、液晶パネル４２から出
射したものである。したがって、光Ｌｃは、液晶分子を
通過した際に、出射側のプレチルト角を原因としてｘｙ
平面内及びｚｙ平面内で異常光と常光との位相ずれ（光
Ｌｂとは逆向きの位相ずれ）を生じたことにより、合成
電場ベクトルの軌跡が変化して楕円偏光（光Ｌｂとは逆
回りの楕円偏光）になっている。

【００７０】図５は、位相差フィルム５を光Ｌａ，Ｌ
ｂ，Ｌｃの出射側（偏光板４７の側）から見た図であ
る。このうち、図５Ａでは、図４の光Ｌａが届く方向か
ら位相差フィルム５を見ている。この方向から見た場合
には、位相差フィルム５の遅相軸５ａは、偏光軸４７ａ
の方向と直交している。したがって、光Ｌａは、位相差
フィルム５を透過する際に合成電場ベクトルの軌跡が変
化することはなく、Ｐ偏光のまま偏光板４７に入射す
る。

【００７１】他方、図５Ｂでは、図４の光Ｌｂが届く方
向から位相差フィルム５を見ている。この方向から見た
場合には、位相差フィルム５の遅相軸５ａは、偏光軸４
７ａの方向と直交する方向に対して角度γだけ右方向に
傾いている。したがって、光Ｌｂは、位相差フィルム５
を透過する際に、ｘｙ平面内，ｚｙ平面内での位相差フ
ィルム５のリターデーションに応じて、ｘｙ平面内，ｚ
ｙ平面内でそれぞれ異常光と常光との位相ずれを生じ
る。

【００７２】また、図５Ｃは、図４の光Ｌｃが届く方向
から位相差フィルム５を見た図である。この方向から見
た場合には、位相差フィルム５の遅相軸５ａは、偏光軸
４７ａの方向と直交する方向に対して角度γだけ左方向
に傾いている。したがって、光Ｌｃは、位相差フィルム
５を透過する際に、ｘｙ平面内，ｚｙ平面内での位相差
フィルム５のリターデーションに応じて、ｘｙ平面内，
ｚｙ平面内でそれぞれ異常光と常光との位相ずれ（光Ｌ
ｂとは逆向きの位相ずれ）を生じる。

【００７３】このように、光ＬｂとＬｃとは、位相差フ
ィルム５を透過する際に、ｘｙ平面内及びｚｙ平面内で
互いに逆向きの位相ずれを生じる。したがって、液晶パ
ネル４２の液晶分子を通過した際の出射側のプレチルト
角による光Ｌｂ，Ｌｃのｘｙ平面内及びｚｙ平面内での
位相ずれを、それぞれ位相差フィルム５を透過する際の
位相ずれによって補償する（位相ずれを小さくする）こ
とが可能である。

【００７４】そして、ｘｙ平面内，ｚｙ平面内での位相
差フィルム５のリターデーションの大きさは、位相差フ
ィルム５の傾き角αに応じて変化する。すなわち、出射
側のプレチルト角による位相ずれが補償される度合い
は、この傾き角αに応じて変化する。

【００７５】そこで次に、位相差フィルム５の傾き角α
を変化させながら、液晶パネル４２のうち黒を表示すべ
き画素からの出射光の偏光板４７での透過率を調べる。
そして、この透過率が極小または一定以下になるように
（すなわちプレチルト角による位相ずれが補償されるよ
うに）、位相差フィルム５の傾き角αを決定する。

【００７６】ここで、仮に位相差フィルム５を図２の偏
光板４１（偏光子）と液晶パネル４２との間（すなわち
液晶パネル４２の入射側）に配置した場合には、位相差
フィルム５を経て液晶パネル４２に入射した光がマイク
ロレンズ４４で集光されて液晶分子（液晶層４５）に入
射するので、図も表れているように位相差フィルム５へ
の光の入射角と液晶分子への実際の光の入射角とが相違
してしまう。プレチルト角による位相ずれの度合いは、
液晶分子への実際の光の入射角によって決まる。その結
果、入射側に位相差フィルム５を配置した場合には、プ
レチルト角による位相ずれが液晶分子への実際の光の入
射角に応じて最適に補償されるような位相差フィルム５
の傾き角αを決定することが困難になる。

【００７７】これに対し、液晶パネル４２の出射側に位
相差フィルム５を配置した場合には、液晶分子への実際
の光の入射角と液晶パネル４２からの光の出射角とが等
しいので、位相差フィルム５への光の入射角と液晶分子
への実際の光の入射角とが等しくなる。したがって、プ
レチルト角による位相ずれが液晶分子への実際の光の入
射角に応じて最適に補償されるような位相差フィルム５
の傾き角αを決定することが容易である。

【００７８】このようにして決定した傾き角αで位相差
フィルム５を液晶パネル４２と偏光板４７との間に配置
したままでも、出射側のプレチルト角による位相ずれが
補償されるので、視野角依存特性によるコントラストや
ユニフォーミティの低下が抑制される。

【００７９】しかし、このように位相差フィルム５を傾
けて配置したまま液晶プロジェクタ装置を製造すると、
液晶パネル４２と偏光板４７の間の距離が長くなってし
まうので、光学系の小型化という観点からは好ましくな
い。

【００８０】これに対し、傾き角αの位相差フィルム５
と等価なリターデーションを有する視野角拡大フィルム
を、液晶パネル４２と偏光板４７の間にパネル面に平行
に配置すれば、液晶パネル４２と偏光板４７の間の距離
の増大を最小限に抑えることができる。

【００８１】そこで次に、どのような大きさのリターデ
ーションを有する視野角拡大フィルムが、傾き角αの位
相差フィルム５と等価であるかを求める。

【００８２】図６に示すように、位相差フィルム５の遅
相軸５ａの屈折率をｎｅ，位相差フィルム５の進相軸の
屈折率をｎｏ１，フィルム面に直交する方向での位相差
フィルム５の屈折率をｎｏ２，位相差フィルム５の厚さ
をｄとする。これらのｎｅ，ｎｏ１，ｎｏ２及びｄの値
は既知である。

【００８３】また、ｘ，ｙ，ｚ軸方向での位相差フィル
ム５の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙ，ｎｚとし、遅相軸
５ａに平行な方向の主軸をｘ０，進相軸に平行な方向の
主軸をｙ０（この場合ｙ軸と同じ方向になる），フィル
ム面に直交する方向の主軸をｚ０とする。

【００８４】液晶パネル４２のｘｙ面内，ｚｙ面内での
位相差フィルム５のリターデーションＲｘｙ，Ｒｚｙ
は、このｄ，ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ及び傾き角αを用いて、
それぞれ次の（１），（２）式のように表される。

【数１】

【００８５】傾き角αの位相差フィルム５と等価なリタ
ーデーションを有する視野角拡大フィルムとは、フィル
ム面に平行な面内，フィルム面に垂直な面内でのリター
デーションの大きさがそれぞれこのＲｘｙ，Ｒｚｙと等
しい視野角拡大フィルムである。すなわち、図７に示す
ように、フィルム面に平行な面内の直交する２方向での
屈折率がｎｘ，ｎｙであり、フィルム面に垂直な面内で
の屈折率がｎｚであり、厚さがｄ／ｃｏｓαの視野角拡
大フィルムである。

【００８６】ここで、ｙ０軸とｙ軸とは同じ方向なの
で、屈折率ｎｙの値はｎｏ１と等しい。したがって、残
りの屈折率ｎｘ，ｎｚの値を求めれば、どのような視野
角拡大フィルムが等価であるかを求めることができる。
このｎｘ，ｎｚの値は、次のようにして求められる。

【００８７】ｘ０，ｙ０及びｚ０の値とｎｅ，ｎｏ１及
びｎｏ２の値との間には、次の（３）式のような屈折率
楕円体の関係式が成り立つ。

【数２】

【００８８】また、図６から明かなように、ｘ０，ｙ０
及びｚ０の値とｎｘ，ｎｙ，ｎｚとの間には、次の
（４）式及び（５）式が成り立つ。

【数３】

【００８９】この（４）式を（３）式に代入すると、次
の（６）式のように、ｎｘの値が求められる。また、
（５）式を（３）式に代入すると、次の（７）式のよう
に、ｎｚの値が求められる。このようにして、どのよう
な視野角拡大フィルムが等価であるかを求めることがで
きる。

【数４】

【００９０】次に、このようにして求めたリターデーシ
ョンを有する視野角拡大フィルムを用意する。そして、
その視野角拡大フィルムを図２の視野角拡大フィルム４
として用いる。

【００９１】図２の視野角拡大フィルム４は、以上のよ
うな方法により、どのような大きさのリターデーション
を有するものを用いるかを決定して、各液晶モジール
１，２，３の液晶パネル４２と偏光板４７との間にパネ
ル面に平行に配置し、液晶パネル４及び偏光板４７に対
して固定したものである。

【００９２】なお、以上の方法のうち、位相差フィルム
５の傾き角αを変化させながら偏光板４７での透過率を
調べる作業は、実際に液晶パネル４２と偏光板４７との
間に位相差フィルム５を配置して行ってもよいが、シミ
ュレーションによって行ってもよい。

【００９３】本出願人は、この作業を、シンテック株式
会社製の液晶シミュレータ「ＬＣＤＭＡＳＴＥＲ」を用
いたシミュレーションによって行った。すなわち、セル
ギャップ長やＴＮ液晶分子の誘電率，弾性定数，回転粘
性，ヘリカルピッチ，プレチルト角といったパラメータ
を液晶パネル４２に合わせて設定することにより、ＴＮ
液晶パネルへの印加電圧のレベルとディレクタ（液晶分
子の長軸方向の向き）の分布との関係を計算した。そし
て、このディレクタ分布に基づいて、印加電圧の黒表示
時のレベルとしたときや中間レベルとしたときのＴＮ液
晶パネル全体の常光屈折率及び異常光屈折率を求めた。

【００９４】そして、このＴＮ液晶パネルと位相差フィ
ルム（１／４波長板または１／８波長板）と検光子とを
図３の液晶パネル４２と位相差フィルム５と偏光板４７
とのような配置で組み合わせた光学モデルにおいて、位
相差フィルムの傾き角（図３のα）を変化させながら、
ＴＮ液晶パネルへの光（波長５５０ｎｍ）の入射角とＴ
Ｎ液晶パネルからの出射光の検光子での透過率との関係
を４×４マトリクス法で求めた。この光学モデルでは、
１／４波長板，１／８波長板の傾き角αの大きさにかか
わらず（すなわち、光が１／４波長板，１／８波長板を
通過する距離が１／４波長板，１／８波長板の厚さより
も長くても）、そのリターデーションをそれぞれλ／
４，λ／８のままに設定した。

【００９５】図８は、ＴＮ液晶パネルから図４の光Ｌ
ａ，Ｌｂ，Ｌｃのようにパネル面に直交し且つ検光子の
偏光軸と平行な面内に出射した光について、位相差フィ
ルムを１／４波長板とし且つ印加電圧を黒表示時のレベ
ルとしてシミュレーションを行った結果を示している。

【００９６】なお、図８には、光源の広がり角，輝度中
心，分散，減衰指数の値をパラメータとして設定するこ
とによって計算した入射光の強度と入射角との関係も併
せて示している。この関係から、ＴＮ液晶パネルへの光
の入射角の範囲が±１４゜程度であることが表れてい
る。

【００９７】図９は、図８のシミュレーション結果から
計算した入射角±１４゜の範囲でのコントラストの値
と、コントラストの改善比（１／４波長板が存在しない
光学モデルにおいて計算によって求めたコントラストの
値２４１４に対する比率）とを、１／４波長板の傾き角
毎に示している。位相差フィルムを１／４波長板とした
場合には、傾き角２０゜付近でコントラストが最も改善
されることが表れている。

【００９８】また、図１０は、やはりＴＮ液晶パネルか
らパネル面に直交し且つ検光子の偏光軸と平行な面内に
出射した光について、位相差フィルムを１／８波長板と
し且つ印加電圧を黒表示時のレベルとしてシミュレーシ
ョンを行い、そのシミュレーション結果から計算した入
射角±１４゜の範囲でのコントラストの値と、１／８波
長板の傾き角との関係を示している（コントラストの値
は、相対値なので図９の値とは直接対応していない）。
位相差フィルムを１／８波長板とした場合には、傾き角
４２゜付近でコントラストが最も改善されることが表れ
ている。

【００９９】また、図１１は、やはりＴＮ液晶パネルか
らパネル面に直交し且つ検光子の偏光軸と平行な面内に
出射した光について、位相差フィルムを１／４波長板と
し且つ印加電圧を５０％のレベルとしてシミュレーショ
ンを行った結果を示している。印加電圧を５０％のレベ
ルとしたときの透過率に対する入射角の影響は、１／４
波長板の傾き角をコントラストが最も改善される２０゜
（図９）にしたときのほうが、傾き角を０゜にした場合
よりも少なくなっている。

【０１００】図示は省略するが、印加電圧を５０％以外
の中間レベルにしたときにも、図１１に示したのと同様
な結果が得られた。このように中間レベルでの透過率に
対する入射角の影響が少なくなることは、個々の液晶パ
ネルでセルギャップ長にむらがある場合や複数の液晶パ
ネル相互でセルギャップ長に差異がある場合にも、視野
角依存特性によるユニフォーミティの低下が抑制される
ことを表している。

【０１０１】また、図１２は、ＴＮ液晶パネルからパネ
ル面に直交し且つ検光子の偏光軸と直交する面内（図４
の光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが通過する面とは直交する面内）
に出射した光について、位相差フィルムを１／４波長板
とし且つ印加電圧を黒表示時の大きさとしてシミュレー
ションを行った結果を示している。この光の検光子での
透過率は、１／４波長板の傾き角が変化しても変化しな
い。

【０１０２】この光は、図３では、液晶パネル４２のパ
ネル面に直交し且つ偏光板（偏光子）４１の偏光軸４１
ａと平行な面内（ｚｘ平面内）を通過して液晶パネル４
２に入射したＰ偏光が、液晶パネル４２から出射したも
のに相当する。この偏光軸４１ａの方向は、液晶パネル
４２の入射側の基板４３上の配向膜のラビング方向４３
ａと一致している。したがって、斜めから液晶パネル４
２に入射した場合には、液晶分子を通過した際に、入射
側のプレチルト角（ラビング方向４３ａに対する液晶分
子４８の傾き角）を原因としてｘｙ平面内及びｚｘ平面
内で異常光と常光との位相ずれを生じたことにより、合
成電場ベクトルの軌跡が変化して楕円偏光になってい
る。

【０１０３】このように検光子の偏光軸と直交する面内
に出射した光の検光子での透過率が変化しないことは、
出射側のプレチルト角による位相ずれを、入射側のプレ
チルト角による位相ずれには全く影響を与えずに独立し
て補償できることを表している。また、逆に位相差フィ
ルムの遅相軸を検光子ではなく偏光子のほうの偏光軸と
直交させた場合（図３では偏光板４１の偏光軸４１ａと
直交させた場合）には、入射側のプレチルト角による位
相ずれのほうを、出射側のプレチルト角による位相ずれ
とは独立して補償できることを表している。

【０１０４】ところで、以上の例におけるように傾き角
αの位相差フィルム５と等価なリターデーションを有す
る視野角拡大フィルムを用意しようとしても、実際に
は、完全に等価ではなく僅かながらリターデーションの
相違する視野角拡大フィルムしか入手または製造できな
いこともある。

【０１０５】また、完全に等価な視野角拡大フィルムを
用意できた場合でも、前述のようにシミュレーションに
よって作業を行った場合には、シミュレーション上の光
学モデルと実際の液晶プロジェクタ装置の光学系との微
妙な差異により、コントラストやユニフォーミティの改
善効果がシミュレーション結果よりも僅かながら劣って
しまうこともある。

【０１０６】そこで、各液晶モジュール１，２，３にお
いて液晶パネル４２と偏光板４７との間に視野角拡大フ
ィルム４を配置した後、液晶パネル４２及び偏光板４７
に対して視野角拡大フィルム４を固定する前に、この液
晶プロジェクタ装置でスクリーンに画像を投射しなが
ら、フィルム面に平行な面内での視野角拡大フィルム４
の回転角度位置をそれぞれ微調整する（例えば１〜２゜
程度の範囲で変化させる）ことが好適である。

【０１０７】このように視野角拡大フィルム４の回転角
度位置を微調整することにより、図４の光Ｌａ，Ｌｂ，
Ｌｃが通過する面内での複屈折性の大きさを微調整する
ことができるので、画像のコントラストやユニフォーミ
ティを微調整することができる。

【０１０８】そして、コントラストやユニフォーミティ
が最も向上するように回転角度位置を決定し、その回転
角度位置で視野角拡大フィルム４を固定するようにすれ
ばよい。これにより、個々の液晶プロジェクタ装置毎
に、画像のコントラストやユニフォーミティの改善効果
を最も高めることができるようになる。

【０１０９】また、以上の例では位相差フィルム５の遅
相軸５ａを偏光板４７の偏光軸４７ａと直交させている
が、遅相軸５ａではなく位相差フィルム５の進相軸のほ
うを偏光軸４７ａと直交させるようにしてもよい。その
場合にも、図４の光Ｌｂ，Ｌｃはやはり位相差フィルム
５を透過する際に互いに逆向きの位相ずれを生じる（遅
相軸５ａのほうを偏光軸４７ａと直交させた場合とはそ
れぞれ逆向きの位相ずれを生じる）ので、出射側のプレ
チルト角による位相ずれを補償することができる。

【０１１０】また、以上の例では位相差フィルム５の遅
相軸５ａを偏光板４７の偏光軸４７ａと直交させている
が、位相差フィルム５の遅相軸５ａまたは進相軸を、偏
光板４７ではなく偏光板４１の偏光軸４１ａのほうと直
交させるようにしてもよい。それにより、前述のよう
に、入射側のプレチルト角による位相ずれのほうを補償
できるようになる。

【０１１１】もちろん、位相差フィルム５の遅相軸５ａ
または進相軸を偏光軸４７ａと直交させた場合と位相差
フィルム５の遅相軸５ａまたは進相軸を偏光軸４１ａと
直交させたとのそれぞれについて以上の方法を実行する
ようにしてもよい。それにより、入射側のプレチルト角
による位相ずれと出射側のプレチルト角による位相ずれ
とを、互いに独立して両方とも補償することができるの
で、コントラストやユニフォーミティの改善効果を一層
高めることができるようになる。

【０１１２】また、以上の例では視野角拡大フィルム４
を液晶パネル４２と偏光板４７との間に配置している
が、光学系の小型化をあまり考慮する必要がない場合に
は、位相差フィルム５のように傾き角αを決定した一軸
延伸位相差フィルムを実際に液晶パネル４２と偏光板４
７との間に配置したまま液晶プロジェクタ装置を製造す
るようにしてもよい。

【０１１３】また、本発明は、開口率を高めるためのマ
イクロレンズを液晶パネルに設けたあらゆる透過式液晶
プロジェクタ装置（図１３及び図１４に示した以外の構
成を有する３板透過式液晶プロジェクタ装置や、単板透
過式液晶プロジェクタ装置）に適用してよい。

【０１１４】さらに、以上の方法は、開口率を高めるた
めのマイクロレンズを液晶パネルに設けていない透過式
液晶プロジェクタ装置にそのまま適用しても、やはり視
野角依存特性によるコントラストやユニフォーミティの
低下を抑制することができる。そこで、コントラストや
ユニフォーミティの改善方法として、マイクロレンズを
液晶パネルに設けた透過式液晶プロジェクタ装置とマイ
クロレンズを液晶パネルに設けていない透過式液晶プロ
ジェクタ装置とでこの方法を共通化して実行するように
してもよい。

【０１１５】また、本発明は、以上の例に限らず、本発
明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとり
うることはもちろんである。

【０１１６】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る液晶プロジ
ェクタ装置によれば、開口率を高めるためのマイクロレ
ンズを液晶パネルに設けた透過式液晶プロジェクタ装置
において、プレチルト角による位相ずれを、液晶分子へ
の実際の光の入射角に応じて最適に補償することができ
るので、プレチルト角を原因とするコントラストやユニ
フォーミティの低下を抑制して、コントラストやユニフ
ォーミティを改善することができるという効果が得られ
る。

【０１１７】また、ノーマリーホワイトモードの場合に
おいて、一軸延伸位相差フィルムを、その遅相軸と進相
軸とのいずれか一方を偏光子（または検光子）の偏光軸
と直交させるとともに、偏光子（または検光子）の偏光
軸に平行な軸を回転中心として傾けるようにして配置し
た場合には、入射側（または出射側）のプレチルト角に
よる位相ずれを、出射側（または入射側）のプレチルト
角による位相ずれとは独立して補償することができると
いう効果も得られる。

【０１１８】さらに、遅相軸と進相軸とのいずれか一方
を偏光子の偏光軸と直交させた一軸延伸位相差フィルム
と、遅相軸と進相軸とのいずれか一方を検光子の偏光軸
と直交させた一軸延伸位相差フィルムとの両方を配置す
るようにした場合には、入射側のプレチルト角による位
相ずれと出射側のプレチルト角による位相ずれとを互い
に独立して両方とも補償することができるので、コント
ラストやユニフォーミティを一層改善できるという効果
も得られる。

【０１１９】また、視野角拡大フィルムを配置した場合
には、液晶パネルと検光子との間の距離の増大を最小限
に抑えることができるので、液晶プロジェクタ装置の光
学系の小型化に寄与できるという効果も得られる。

【０１２０】次に、本発明に係るコントラストの改善方
法によれば、開口率を高めるためのマイクロレンズを液
晶パネルに設けた透過式液晶プロジェクタ装置におい
て、プレチルト角による位相ずれを液晶分子への実際の
光の入射角に応じて最適に補償することができるので、
プレチルト角を原因とするコントラストやユニフォーミ
ティの低下を抑制してコントラストやユニフォーミティ
を改善することができるという効果が得られる。

【０１２１】また、液晶パネルと検光子との間の距離の
増大を最小限に抑えることができるので、液晶プロジェ
クタ装置の光学系の小型化に寄与できるという効果が得
られる。

【０１２２】さらに、マイクロレンズを液晶パネルに設
けた透過式液晶プロジェクタ装置とマイクロレンズを液
晶パネルに設けていない透過式液晶プロジェクタ装置と
で、コントラストやユニフォーミティの改善方法を共通
化できるという効果が得られる。

【０１２３】また、ノーマリーホワイトモードの場合に
おいて、一軸延伸位相差フィルムを、その遅相軸と進相
軸とのいずれか一方を偏光子（または検光子）の偏光軸
と直交させるとともに、偏光子（または検光子）の偏光
軸に平行な軸を回転中心として傾けるようにして配置し
た場合には、入射側（または出射側）のプレチルト角に
よる位相ずれを、出射側（または入射側）のプレチルト
角による位相ずれとは独立して補償することができると
いう効果も得られる。

【０１２４】さらに、一軸延伸位相差フィルムの遅相軸
と進相軸とのいずれか一方を偏光子の偏光軸と直交させ
た場合と、一軸延伸位相差フィルムの遅相軸と進相軸と
のいずれか一方を検光子の偏光軸と直交させた場合との
それぞれについて、第２〜第４ステップを実行するよう
にした場合には、入射側のプレチルト角による位相ずれ
と出射側のプレチルト角による位相ずれとを互いに独立
して両方とも補償することができるので、コントラスト
やユニフォーミティを一層改善できるという効果も得ら
れる。

【０１２５】また、フィルム面に平行な面内での視野角
拡大フィルムの回転角度位置を微調整するようにした場
合には、視野角拡大フィルムを配置した後でもコントラ
ストやユニフォーミティを改善できるという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した３板透過式液晶プロジェクタ
装置の光学系の構成例を示す図である。

【図２】図１の液晶モジュールの光学系の構成例を示す
図である。

【図３】一軸延伸位相差フィルムの配置の様子を示す図
である。

【図４】液晶パネルからの出射光が一軸延伸位相差フィ
ルムを透過する様子を示す図である。

【図５】一軸延伸位相差フィルムを光の出射側から見た
図である。

【図６】一軸延伸位相差フィルムの屈折率及び厚さを示
した図である。

【図７】傾き角αの一軸延伸位相差フィルムと等価なリ
ターデーションを有する視野角拡大フィルムを示した図
である。

【図８】シミュレーション結果を示す図である。

【図９】図８のシミュレーション結果からのコントラス
トの改善比を示す図である。

【図１０】シミュレーション結果からの傾き角とコント
ラストとの関係を示す図である。

【図１１】シミュレーション結果を示す図である。

【図１２】シミュレーション結果を示す図である。

【図１３】従来の３板透過式液晶プロジェクタ装置の光
学系の構成例を示す図である。

【図１４】図１３の液晶モジュールの光学系の構成例を
示す図である。

【図１５】液晶分子のプレチルト角を示す図である。

【図１６】液晶パネルへの光の入射角とコントラストの
低下の度合いとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１，２，３，２８，２９，３０ 液晶モジュール、 ４
視野角拡大フィルム（特殊二軸延伸位相差フィル
ム）、 ５ 一軸延伸位相差フィルム、 ５ａ 遅相
軸、 １１ 光源、 １２ ランプ、 １３ リフレク
タ、 １４，１５ マイクロレンズアレイ、 １６ 偏
光変換素子、 １７，２０，２２，２３，２５，２７
レンズ、 １８，２１ ダイクロイックミラー、 １
９，２４，２６ミラー、 ３１ ダイクロイックプリズ
ム、 ３２ 投射光学系、 ４１ 偏光板（偏光子）、
４１ａ，４７ａ 偏光軸、 ４２ 透過型液晶パネ
ル、 ４３入射側の基板、 ４３ａ，４６ａ 配向膜の
ラビング方向、 ４４ マイクロレンズ、 ４５ 液晶
層、 ４６ 出射側の基板、 ４７ 偏光板（検光
子）、４８ 液晶分子

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ａ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 城地 義樹 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 BA06 BA25 BB03 BB05 BC22 2H088 EA12 HA13 HA16 HA21 HA24 JA05 JA13 MA02 MA20 2H091 FA05X FA08X FA08Z FA11X FA14X FA29X FA41Z FC08 HA07 HA10 LA17 LA30 MA07 5C060 BC05 DA03 DA10 EA01 GB06 HC01 HC21 HD01 JA17 JA19 JB06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を画素の有効表示面積部分に集光
   させるマイクロレンズが設けられており、液晶分子を通
   過する光の合成電場ベクトルの軌跡を該液晶分子への印
   加電圧に応じて変化させる透過型液晶パネルと、 光源からの光のうち一つの振動方向の直線偏光を前記透
   過型液晶パネルに入射させる偏光子と、 前記透過型液晶パネルからの出射光のうち一つの振動方
   向の直線偏光を投射光学系に入射させる検光子とを有す
   る液晶プロジェクタ装置において、 前記透過型液晶パネルと前記検光子との間に、 前記透過型液晶パネルのパネル面に平行な面内及び該パ
   ネル面に垂直な面内でそれぞれ複屈折性を有しており、
   該複屈折性により、前記透過型液晶パネルに斜めから入
   射した光が液晶分子を通過した際のプレチルト角による
   位相ずれを補償する光学素子を配置したことを特徴とす
   る液晶プロジェクタ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置
   において、 前記光学素子として、フィルム面に平行な面内でのみ複
   屈折性を有する位相差フィルムを、前記透過型液晶パネ
   ルのパネル面に対して傾けて配置したことを特徴とする
   液晶プロジェクタ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の液晶プロジェクタ装置
   において、 前記位相差フィルムの遅相軸と進相軸とのいずれか一方
   が前記偏光子の偏光軸と直交しているとともに、前記偏
   光子の偏光軸に平行な軸を回転中心として前記位相差フ
   ィルムが傾いていることを特徴とする液晶プロジェクタ
   装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の液晶プロジェクタ装置
   において、 前記位相差フィルムの遅相軸と進相軸とのいずれか一方
   が前記検光子の偏光軸と直交しているとともに、前記検
   光子の偏光軸に平行な軸を回転中心として前記位相差フ
   ィルムが傾いていることを特徴とする液晶プロジェクタ
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置
   において、 前記光学素子として、フィルム面に平行な面内及び該フ
   ィルム面に垂直な面内でそれぞれ複屈折性を有する位相
   差フィルムを、前記透過型液晶パネルのパネル面に対し
   て平行に配置したことを特徴とする液晶プロジェクタ装
   置。
6. 【請求項６】 入射光を画素の有効表示面積部分に集光
   させるマイクロレンズが設けられており、液晶分子を通
   過する光の合成電場ベクトルの軌跡を該液晶分子への印
   加電圧に応じて変化させる透過型液晶パネルと、 光源からの光のうち一つの振動方向の直線偏光を前記透
   過型液晶パネルに入射させる偏光子と、 前記透過型液晶パネルからの出射光のうち一つの振動方
   向の直線偏光を投射光学系に入射させる検光子とを有す
   る液晶プロジェクタ装置のコントラストの改善方法にお
   いて、 前記透過型液晶パネルと前記検光子との間に、フィルム
   面に平行な面内でのみ複屈折性を有する第１の位相差フ
   ィルムを、前記透過型液晶パネルのパネル面に対して傾
   けて配置する第１ステップと、 前記第１の位相差フィルムの傾き角を変化させながら、
   前記透過型液晶パネルのうち黒を表示すべき画素からの
   出射光の前記検光子での透過率を調べ、前記透過率の大
   きさに応じて前記傾き角を決定する第２ステップと、 前記第２ステップで決定した前記傾き角における、前記
   パネル面に平行な面内，該パネル面に垂直な面内での前
   記第１の位相差フィルムのリターデーションの大きさを
   求める第３ステップと、 フィルム面に平行な面内，該フィルム面に垂直な面内で
   それぞれ複屈折性を有し、該フィルム面に平行な面内，
   該フィルム面に垂直な面内でのリターデーションの大き
   さがそれぞれ前記第３ステップで求めた前記パネル面に
   平行な面内，該パネル面に垂直な面内でのリターデーシ
   ョンの大きさに略等しい第２の位相差フィルムを、前記
   第１の位相差フィルムに代えて、前記透過型液晶パネル
   と前記検光子との間に、前記パネル面に対して平行に配
   置する第４ステップとを有することを特徴とするコント
   ラストの改善方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のコントラストの改善方
   法において、 前記第１ステップで、前記第１の位相差フィルムの遅相
   軸と進相軸とのいずれか一方を前記偏光子の偏光軸と直
   交させるとともに、前記偏光子の偏光軸に平行な軸を回
   転中心として前記第１の位相差フィルムを傾けることを
   特徴とするコントラストの改善方法。
8. 【請求項８】 請求項６に記載のコントラストの改善方
   法において、 前記第１ステップで、前記第１の位相差フィルムの遅相
   軸と進相軸とのいずれか一方を前記検光子の偏光軸と直
   交させるとともに、前記検光子の偏光軸に平行な軸を回
   転中心として前記第１の位相差フィルムを傾けることを
   特徴とするコントラストの改善方法。
9. 【請求項９】 請求項６乃至８のいずれかに記載のコン
   トラストの改善方法において、 フィルム面に平行な面内での前記第２の位相差フィルム
   の回転角度位置を微調整する第５ステップをさらに有す
   ることを特徴とするコントラストの改善方法。