JP2001526405A - Ｌｃｄプロジェクタ用平板偏光子 - Google Patents

Ｌｃｄプロジェクタ用平板偏光子

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JP2001526405A JP2000524700A JP2000524700A JP2001526405A JP 2001526405 A JP2001526405 A JP 2001526405A JP 2000524700 A JP2000524700 A JP 2000524700A JP 2000524700 A JP2000524700 A JP 2000524700A JP 2001526405 A JP2001526405 A JP 2001526405A
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Abstract

(57)【要約】 液晶ディスプレイプロジェクタは、光源、コリメータレンズ、平板偏光コンバータ、液晶ディスプレイパネル、および投影レンズを含む。コリメータレンズは、光源からの光のビームを受光し、平行な光ビームを生成するように光学的に整列配置される。平板偏光変換器は、コリメータレンズの前で光学的に整列配置されて平行光のビームを受光する。偏光変換器は、第１プリズム状表面を有するプリズム状フィルム、反射偏光フィルム、およびプリズム状フィルムと偏光フィルムシートとの間に配置された四分の一波長リターダフィルムを含む。プリズム状表面は、交互になった透過プリズムファセットと、補足的底角で配置された反射プリズムファセットとを有し、反射プリズムファセットは第２底角βで配置され、透過プリズムファセットはほぼ１８０゜−βに等しい第１底角で配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 背景技術 本発明は、平面型偏光変換器および、新規の平面型偏光変換器を含む液晶ディ
スプレイ（ＬＣＤ）投影システム設計に関する。厳密には、本発明は、例えば、
フルカラー大対角線ＬＣＤ投影システムに使用する小型平板偏光変換器に関する
。大対角線ＬＣＤ装置は、１５０ミリメートルよりも大きな対角寸法を有するこ
れらの装置として定義される。本発明の偏光変換器は、未偏光光源から大面積に
わたって直線偏光を効率的に生成する平板構成要素を含む。
【０００２】 ある単一パネルＬＣＤ装置や、特定の投影システムでは、偏光が必要である。
効率的な平板偏光装置は、小型で持ち運び可能なＬＣＤ装置の設計に大いに役立
つであろう。
【０００３】 未偏光の光は、直線成分と直交成分とを含む。ＬＣＤ投影パネル用の偏光を生
成する従来方法は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）キューブの使用を具備する
。直線偏光された成分の光は、ＰＢＳキューブを透過し、ＬＣＤパネルの方向に
進むが、直交成分は、垂直方向に反射する。偏光を生成するための他の従来方法
は、光源とＬＣＤパネルとの間に配置した吸収染料またはヨウ素を基剤とした偏
光子フィルムの使用を具備する。吸収フィルムは、一方向に単一成分直線偏光を
透過させるが、直交成分を吸収する。この吸収偏光子フィルムは、しばしば工業
用ＬＣＤパネルに一体的に組み込まれる。代わりに、独立した偏光子板が光源と
ＬＣＤとの間に配置されても良い。
【０００４】 ＰＢＳキューブおよび吸収偏光子の方法の両方とも、光源からの有効光の最大
で、二分の一しかＬＣＤパネルを透過する偏光に変換されないので非効率的であ
る。ＰＢＳキューブから反射した偏光成分をリサイクルする試みがなされている
。但し、充実ガラスＰＢＳキューブは、小型または平板化用途にはかさ高で非実
用的である。
【０００５】 最近、反射偏光シートフィルムが開発されている。吸収シート偏光子の代わり
に、反射偏光シートフィルムを使用すると、光源の方向に光ビームのｓ偏光成分
が反射して戻る可能性も見込むことができる。反射した偏光を光源の後に設けら
れた球面状反射器に戻し、さらにＬＣＤパネルに戻す方法が記載されている。但
し、これらの方法は、光の効率的なリサイクルを行うための光学要素の極めて精
密な整列配置が求められる。さらに、これらの方法は、小型のかさばらない用途
に容易に適さない。
【０００６】 他のシステムは、光源に光を戻すことなく様々なタイプの偏光生成フィルムか
らの反射した偏光をリサイクルすることによって効率を高めようとするものであ
る。これらのシステムの幾つかは、ホログラフィック光学要素を使用して偏光成
分を分離する偏光変換装置を使用する。これらのシステムの全ては、かなりの空
間を占有し、小型のかさばらない用途または大ゲートＬＣＤパネルには適さない
。
【０００７】 最近、板状要素内で偏光を変換し、リサイクルするシステムが説明されている
。
【０００８】 図１は、米国特許第５，５６６，３６７号で例示された初期の板状偏光変換器
１０を示す。入射未偏光および平行な光２０のビームは、集束マイクロレンズ３
２および発散マイクロレンズ３４を含むレンズ状要素３０によって平行サブビー
ム２２に圧縮される。これらのサブビーム２２は、第２プリズム状要素４０に入
射する。直線偏光ビーム２４は、そのプリズム状要素４０を出射する。このプリ
ズム状要素４０は、一連の四分の一波長リターダフィルム４４および反射偏光ビ
ームスプリット被膜４６を有する第１入射側プリズム４２を含む。全反射ミラー
４８は、側部プリズム５０の接触表面に形成される。この偏光変換器１０では、
収束マイクロレンズ３２と発散マイクロレンズ３４との間の精密な位置合わせが
求められる。さらに重要なことには、レンズ状要素３０と第２プリズム状要素４
０との間の、より厳密には、発散マイクロレンズ３４と第１入射プリズム４２と
の間の精密な位置合わせが効率的な動作が行われるようにするために必要である
。同様に、これらの要素の精密な厚み制御が同じように求められる。選択的プリ
ズム状表面上への所望被膜の付着と組合わさって、これらの精密な整列配置およ
び厚み要件が、重大な製造課題となる。
【０００９】 発明の開示 本発明は、未偏光をＬＣＤプロジェクタで使用するのに適した直線偏光に効率
的に変換する薄い平板状の装置を含む。このシステムは、独立した広角反射偏光
子およびリターダシートフィルムに関連して、線状マイクロプリズム状シート要
素を使用する。何の選択的光学的コーティングもいかなるマイクロプリズム状要
素にも不要となり、平板偏光変換器の機能が、要素の位置合わせまたは厚みと無
関係である。
【００１０】 本発明による光のビームを偏光するための平板偏光変換器は、光偏向アセンブ
リ、両面プリズム状フィルム、四分の一波長リターダフィルム、平板反射偏光子
フィルム、任意吸収偏光フィルム、および光学的に順次整列配置されたビーム積
分フィルムを含む。
【００１１】 この光偏向アセンブリは、両面プリズム状フィルムに向かって角度βで光のビ
ームを方向付ける。このプリズム状フィルムは、第１プリズム状表面と第２プリ
ズム状表面とを有し、第１プリズム表面は、補足的底角で配置された交互になっ
た透過プリズム状ファセットまたは表面および反射プリズム状ファセットまたは
表面を有する。反射プリズム状ファセットは、第２底角β2で配置されるが、透 過プリズム状ファセットは、内部第１底角β1で、および１８０゜−β2に略等し
い総底角で配置される、ここでβ１＝β２＝βである。頂角α、ここでα2＝２ β2＝１８０゜、を有する複数の再帰反射線状マイクロプリズムは、反射プリズ ムファセットの表面上に位置する。吸収偏光フィルムおよび反射偏光フィルムの
両方とも、同偏光軸に沿って整列配置される。好適実施例では、リターダフィル
ム、反射偏光フィルム、および吸収偏光子フィルムは、積み重ねられ、薄いガラ
ス基材上に搭載される。
【００１２】 代わりの実施例では、光偏向アセンブリは、一つ以上の偏向プリズム状シート
、または一つ以上の偏向プリズム状シートとコリメータとを具備する。好適実施
例では、βは、ほぼ４５゜に等しい。
【００１３】 本発明による液晶ディスプレイプロジェクタは、光のビームを生成する光源、
光のビームを受光し、平行な光ビームを生成するように光学的に整列配置された
コリメータ、および平行光ビームを受光するために上述のように光学的に整列配
置された平板偏光変換器を含む。液晶ディスプレイパネルは、偏光変換器と光学
的に整列配置され、投影レンズアセンブリは液晶パネルと光学的に整列配置され
る。
【００１４】 図２は、入射未偏光および平行な光のビーム１２０を偏光するための本発明に
よる平板偏光変換器１００の断面を示す。この平板偏光変換器１００は、光偏向
アセンブリ１３０、両面プリズム状フィルムまたはシート１４０、四分の一波長
リターダフィルムまたはシート１６０、平板反射偏光子フィルムまたはシート１
７０、任意吸収偏光フィルムまたはシート１８０、およびビーム積分フィルムま
たはシート１９０を含み、全て光学的に整列配置され、順に積み重ねられる。こ
の用語「光学的に整列配置される」は、光のビームの光路に沿った整列配置とし
て定義され、その光路が、反射表面によってなど、折り曲がる、またはプリズム
状表面によってなど、偏向する場合を含む。光のビームの光路に沿った入射順序
が、本発明の光学要素の前後位置を画定する。
【００１５】 光整列配置アセンブリ１３０は、コリメータ要素と光偏向要素とを含む。好適
実施例では、光コリメータおよび偏向アセンブリ１３０は、第１プリズム状シー
ト１３２と、収束ビーム１１０を平行なビーム１２０に変換するコリメータレン
ズ１０２（図７に示された）とを含む。第１プリズム状シート１３２は、平板表
面１３４と、一連の偏向プリズム１３６とを含む。
【００１６】 光ビーム１２０は、入射角θで第１プリズム状シート１３２に入射する。偏向
プリズム１３６は、内部全反射（ＴＩＲ）および屈折によって底角β（底角は基
準底面１１２に関して反時計方向に測定される）に平行光を偏向する。本実施例
では、β＝４５゜およびθ＝９０゜である。偏向プリズム１３６は、底角α1（ 図３を参照）と、入射角に関して測定された偏向角δとを有し、ここでθ＝β＋
δである。故に、δ＝４５゜となる。図２に示された実施例の偏向プリズム１３
６では、底角α1＝５９．１５゜であり、黄色光に対して屈折率ｎ＝１．４９２ を有するアクリル樹脂である。プリズム状溝の幅は、典型的に０．１ｍｍ〜０．
５ｍｍであり、典型的なシート厚みは、１ｍｍ〜３ｍｍである。
【００１７】 偏向された光線１２２は、次に両面プリズム状シート１４０に入る。この両面
プリズム状シート１４０は、下側プリズム状表面１４２と上側プリズム状表面１
５２とを含む。これらのプリズム状表面１４２、１５２は、複数のプリズムを有
し、各プリズムが補足的第１および第２ファセット底角で設けられた第１および
第２ファセットまたは表面を有する、すなわち、第１および第２ファセット底角
の値が１８０゜に加わる。下側プリズム状表面は、交互に差し込まれた透過プリ
ズム状第１ファセット１４４と反射プリズム状第２ファセット１４６とを有する
。反射プリズム第２ファセット１４６は、第２ファセット底角β2で配置される 。透過プリズム状第１ファセット１４４は、内部ファセット底角β1（基準面に 関して時計方向に測定された）および１８０゜−β1にほぼ等しい第１ファセッ ト底角で配置される。上側プリズム状表面１５２は、交互になった第１および第
２透過プリズムファセット１５４、１５６を含み、第１および第２ファセット底
角１８０゜−β1およびβ2でそれぞれ差し込まれるまたは組み合わされている。
【００１８】 平板偏光変換器１００では、｜β1｜＝｜β2｜＝｜β｜＝４５゜であり、材料
の屈折率と無関係である。β＝４５゜の値は、複製された部分の分離を難しくさ
せるであろう型締め角度を避けることによって製造効率を高める。第１ファセッ
ト１４６および１５６は、互いに平行であり、平行な第２ファセット１４４およ
び１５４に関して垂直に配置される。但し、当業者は、説明した角度に対して多
数の異なる値が選ばれても良いことは理解されよう。
【００１９】 透過プリズム状ファセット１４４および１５４は、互いに平行であり、偏向さ
れた光線１２２の光路と垂直であるので、この光線１２２は、両面プリズム状シ
ート１４０を偏向されずに通過する。この光線１２２は、次に、広帯域型四分の
一波長リターダなどの、例えば、東京、日本、Ｎｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｏ Ｃｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎ社製のＮｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｏ ｔｙｐｅ ＮＲＦ−ＱＦ０３
Ａ、四分の一波長リターダ１６０の平板シートを通過し、セントポール、ミネソ
タの３Ｍ社製の３Ｍ Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎ
ｔ Ｆｉｌｍ（ＤＢＥＦ）などの、広角偏光分離フィルム１７０の平板シート上
に突き当たる。光線１２２のｐ偏光成分１２４ａは、偏光子フィルム１７０を透
過するが、ｓ偏光直交性分１２６は、１８０゜−βの角度で、四分の一波長リタ
ーダシート１６０を経て反射する。この四分の一波長リターダは、ｓ成分１２６
を円偏光線１２８ａに変換する。この円偏光線１２８ａは、次に上側プリズム状
表面１５２の第２プリズム状ファセット１５６を通過する。第２透過プリズム状
ファセット１５６は光線１２８ａに垂直であるので、光線１２８ａは上側プリズ
ム状表面１５２を妨げられることなく通過し、下側プリズム状表面１４２の反射
ファセット１４６上に突き当たる。
【００２０】 図３は、反射ファセット１４６の一つを含む、平板偏光変換器１００の拡大し
た詳細を示す。反射ファセット１４６は、プリズム状ファセットの表面に形成さ
れた一連のマイクロプリズム１４８を含む。これらのマイクロプリズム１４８は
、頂角α2＝９０゜を有し、ＴＩＲ再帰反射器として機能する、ここでα2+２β ＝１８０゜である。光線１２８ａは、反射ファセット１４６の表面で光線１２８
ｂとして再帰反射する。この反射光線１２８ｂは、同じ角度で、入射してくる光
線１２８と反対方向に戻される。示された実施例では、下側プリズム状表面１４
２の基部プリズムは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの幅を有するが、再帰反射マイク
ロプリズム１４８は、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍの幅を有する。
【００２１】 図２に示されるように、反射した円偏光線１２８ｂは、次に、四分の一波長リ
ターダフィルム１６０を通過したときにｐ偏光線１２４ｂに変換される。ｐ偏光
線１２４ｂは、反射偏光子フィルム１７０を透過し、その後このｐ偏光線１２４
ｂがプリズム状ビーム積分シート１９０に突き当たる。ヨウ素または染料清浄吸
収偏光子フィルム１８０が、ビーム積分シート１９０の前に配置されて任意の迷
光成分を吸収するようにしても良い。吸収偏光フィルム１８０および反射偏光フ
ィルム１７０の両方とも、同じ偏光軸に沿って整列配置される。本実施例では、
吸収偏光子は、東京、日本のＮｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
社製の、Ｎｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｏ ｔｙｐｅ ＥＧ１４２５ＤＵＨＣＡＲＰなど
の、高コントラスト型ヨウ素偏光子である。
【００２２】 プリズム状ビーム積分シート１９０は、下側平板表面１９２と、プリズム底角
γを有するプリズム状表面１９４とを含む。平板表面１９２とプリズム状表面１
９４とにおける屈折によって、元からのｐ偏光線１２４ａと変換ｐ偏光線１２４
ｂとの両方が平行にされる。実施例では、アクリル樹脂のプリズム底角γ＝６６
．１゜であり、黄色光に対する屈折率ｎ＝１．４９２を有する。プリズム状表面
１９４のプリズムの溝幅は、典型的に０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、典型的な
プリズム状ビーム積分シート１９０の厚みが１ｍｍ〜３ｍｍである。
【００２３】 リターダフィルム１６０、反射偏光子フィルム１７０、および吸収偏光フィル
ム１８０は、光学的に整列配置され、積み重ねられ、約１ｍｍの厚みの薄いガラ
ス基材上に搭載される。全ての構成要素が密接して積み重ねられると、偏光変換
器１００の結果として得られる総厚みは、８ｍｍ〜１０ｍｍである。拡張平行未
偏光ビームがこの平板偏光変換器１１０に入射すると、平行偏光ビームが生成さ
れる。
【００２４】 図４は、本発明による光偏向器アセンブリの光偏向要素２３２の代わりの実施
例を示す。この光偏向要素２３２は、第１プリズム状要素２４０と第２プリズム
状要素２６０とを含む。この第１プリズム状要素２４０は、下側平板表面２４２
と、一連のプリズム２４６を有する上側プリズム状表面２４４とを含む。各プリ
ズム２４６は、第ファセット２４８と第２ファセット２５０とを有する。本実施
例では、下側平板表面２４２は、入射してくる平行未偏光線２２０に対し垂直で
あり、第２ファセット２５０は平行をなしている。第１ファセット２４８は、光
線２２０に関してＴＩＲの角度よりも大きいまたは等しい底角φ1を有する。下 側平板表面２４２を偏向されないで通過して入射してくる光線２２０は、上側プ
リズム状表面２４４のプリズム２４６の第１ファセット２４８におけるＴＩＲで
偏向され、続いて、第２ファセット２５０において底角＝φ1に内部光線２２２ として屈折される。
【００２５】 第２プリズム状要素２６０は、下側プリズム状表面２６２と上側平板表面２６
４とを含む。下側プリズム状表面は、複数のプリズム２６６を含み、各プリズム
が第１ファセット２６８と第２ファセット２７０とを有する。第２ファセット２
７０は、内部光線２２２に関して直角に配向される。第１ファセット２６８は、
φ1の底角で設けられる。光線は、ファセット２７０において偏向されず、平板 表面２６４において屈折され、出射して行く光線２２４に対して偏向角δを与え
る、ここでδ+β＝９０゜である。本実施例では、β＝４５゜であり、偏向角δ ＝４５゜である。説明された偏光変換器のプリズム状要素は、偏向角δ＝４５゜
で設計されるが、本発明の教示を利用する偏光変換システムがこの偏向角からの
変量を利用して設計できることは当業者には理解されよう。
【００２６】 入射してくる光線２２０はプリズム状ファセット表面２５０と平行であり、内
部光線２２２はプリズム状ファセット表面２４８と２６８とに平行であるので、
光線の幾何学的妨害損失が無く、最小限の幾何学的原材料処理損失となる。
【００２７】 図５は、本発明による光偏向器アセンブリの第２の光偏向要素３３２を示す。
本実施例では、β、出射して行く光線３２０の所望偏向角は４５゜に等しい。光
偏向要素３３２は、第１プリズム状要素３４０と第２プリズム状要素３６０とを
含む。第１プリズム状要素３４０は、下側平板表面３４２と、一連のプリズム３
４６を有する上側プリズム状表面３４４とを含む。各プリズム３４６は、第１フ
ァセット３４８と第２ファセット３５０とを有する。光偏向要素３３２では、下
側平板表面３４２は、入射して来る平行未偏光線３２０と垂直であるが、第２フ
ァセット３５０はそれと平行である。第１ファセット３４８の底角φ1は、光線 ３２０に関してＴＩＲの角度よりも小さい。入射して来る光線３２０は、下側平
板表面３４２を偏向されないで通過し、内部角度φ2で内部光線３２２として第 １ファセット３４８において屈折される。本実施例では、φ2≠φ1である。
【００２８】 第２のプリズム状要素３６０は、下側プリズム状表面３６２と上側平板表面３
６４とを含む。下側プリズム状表面３６２は、複数のプリズム３６６を含み、各
プリズムが第１ファセット３６８と第２ファセット３７０とを有する。第２ファ
セット３７０は、内部光線３２２に関して直角となる向きに配置される。第１フ
ァセット３６８は、φ2の底角で設けられ、内部光線３２２と平行である。内部 光線３２２は、第２ファセット３７０において偏向されないが、平板表面３６４
において屈折され、出てくる光線３２４の偏向角δを与える、ここでδ+β＝９ ０゜である。本実施例では、β＝４５゜、偏向角δ＝４５゜である。φ2とδと の間の関係は、スネルの法則：
【式１】 ｓｉｎ（δ）＝ｎ ｓｉｎ（π／２ −φ2） または δ＝ａｓｉｎ（ｎ ｃｏｓ（φ2）） ここでｎ＝要素３６０の屈折率 で表される。
【００２９】 入射して来る平行光線３２０は、平板表面３４２で屈折されないが、第１ファ
セット３４８および平板表面３６４で屈折される。出射して行く光線３２４は、
偏向角δ＝４５゜で出射する。第２ファセット３５０は、入射して来る光線３２
０と平行であり、プリズム状表面３６８は内部光線３２２と平行であるので、要
素を通過する光についての幾何学的妨害が最小限となる。
【００３０】 本発明は、受光液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルの偏光透過軸が傾斜してい
る、つまり、偏光フィルムの透過軸は水平または垂直でない場合を意図している
。図６は、偏光透過軸４１０の向きが傾斜した、本発明によるプリズム状シート
を含む平板偏光変換器アセンブリ４００を示す。このプリズム状シートは、偏光
軸４１０と直交するように配置される溝４２０を有する。このプリズム溝４２０
は、代わりに偏光軸４１０と平行となる向きに配置されても良い。代わりの実施
例は、垂直または水平の向きまたは４５゜以外の角度の向きを有する溝を含んで
も良い。
【００３１】 図７は、図２および３に示された平板偏光変換器１００を含む単一パネルＬＣ
Ｄプロジェクタアセンブリ５００の直線構造を示す。ＬＣＤアセンブリ５００は
、全てが略直線光路に沿って光学的に整列配置された後部球状反射器５１０、光
源５２０、集光レンズ５３０、コリメータフレネルレンズ１０２を含む平板偏光
変換器１００、単一パネルＬＣＤ５４０、フィールドフレネルレンズ５５０、お
よび投影レンズ５６０を含む。
【００３２】 この光源５２０は一般に、後部球状反射器５１０の曲率半径に近い、ガラス集
光レンズ５３０の後に配置される。この用語、光源は、当業界で既知の他の光源
だけでなく、白熱、タングステン石英ハロゲン、ハロゲン化金属、および他のア
ーク放電灯を含む投影システムに関連して使用される任意の放射源を含むもので
ある。ＬＣＤアセンブリ５００において、光源５２０は、フレネルコリメータレ
ンズ１０２から約９０ｍｍ離して設置された、Ｏｓｒａｍ、ＧｍｂＨミュンヘン
、ドイツ、からのＯｓｒａｍ型ＨＭＰ ４００ ＤＥなど、ハロゲン化金属型の
４００ワット放電灯である。
【００３３】 その光源５２０は、球状反射器５２０によって前方に方向付けられ、集光レン
ズ５３０で屈折される未偏光１０８を生成する。本実施例では、後部ガラス球状
反射器５１０は、ダイクロイック反射被覆を施した３２ｍｍの曲率半径を有し、
集光レンズ５３０は、光源灯５２０からの光線１０８を受光し、その結果得られ
る光ビーム１１０を９０ｍｍ焦点距離のフレネルコリメータレンズ１０２に方向
付けるガラス非球面集光レンズである。
【００３４】 発散光ビーム１１０は、フレネルレンズ１０２によって平行な光ビーム１２０
に整えられる。この平板偏光変換器１００は、未偏光平行光ビーム１２０を、単
一パネルＬＣＤ５４０に突き当たる直線偏光平行光線１２４に変換する。これら
の光ビーム１２４は、ＬＣＤパネル５４０を通過して画像ビーム５０８を形成す
る。フレネルフィールドレンズ５５０は、画像ビーム５０８を投影レンズ５６０
に集束させる。この投影レンズ５６０は、ＬＣＤパネル５４０の画像をディスプ
レイ用の画面に投影する。
【００３５】 本実施例では、組み立てられた平板偏光変換器１００は、幅が約１４０ｍｍ、
高さが１１０ｍｍ、および厚みが１０ｍｍであり、Ｓｈａｒｐ、Ｉｎｃ．社、奈
良、日本、からのＳｈａｒｐモデル番号ＬＱ６４ＳＰ１など、対角寸法が１６０
ｍｍのＳＶＧＡ ＴＦＴ−ＬＣＤパネル５４０の前に配置される。偏光変換器の
線状溝は、ＬＣＤパネル５４０の偏光透過軸と直交する向きに配置される。集束
フレネルレンズ５５０は、１５２ｍｍの焦点距離を有し、その光を、ＬＣＤパネ
ルの画像を投影する焦点距離が１６７ｍｍで、ｆ／５．６の三要素投影レンズで
ある投影レンズ５５０に集束させる。
【００３６】 図８は、光源６２０、平板偏光変換器６０４、コリメータフレネルレンズ６０
２、単一パネルＬＣＤ６４０、集束フレネルレンズ６５０を有し、全ての要素が
光学的に整列配置された代わりとなる第２ＬＣＤプロジェクタアセンブリ６００
を示す。このＬＣＤプロジェクタアセンブリ６００は、投影レンズ６６０、およ
び後部球状反射器、および図７に示されたものと同様の集光器をも含めても良い
。ＬＣＤプロジェクタアセンブリ６００のプロジェクタ配置構成では、光源６２
０およびフレネルレンズコリメータ６０２は、底角１８０゜−βオフアクシスで
配置される。本実施例では、β＝４５゜で有り、底角は１３５゜に等しい。コリ
メータ６０２のこのオフアクシス配置構成を使用すると、偏光変換器６０４の光
整列配置アセンブリ内の光偏向要素が不要となる。代わりの実施例では、このコ
リメータは、λ1のオフアクシス底角で配置されても良く、光整列配置アセンブ リは、λ2の偏向角を有する光偏向器を含んでも良い、ここでλ1+λ2＝βである
。偏光変換器６０４とＬＣＤパネル６４０との間に挿入された回転する二分の一
波長リターダシート６３０を追加することによって、偏光変換器の偏光軸は、Ｌ
ＣＤパネル偏光軸が水平または垂直でない場合、ＬＣＤパネルの偏光軸と整列配
置するように回転される。
【００３７】 図９〜１１においで、ＬＣＤアセンブリ６００のものと同様の要素には同下二
桁の数を有する参照符号で示される。図９は、小型配置構成を有する代わりのフ
ルカラー大ゲートＬＣＤプロジェクタアセンブリ７００を示し、ここでは、光源
７２０で生成された光線の経路が平板ミラー７７０によって折り曲げられ、コリ
メータフレネルレンズ７０２に向かって方向付けられる。このＬＣＤプロジェク
タアセンブリ７００は、コリメータフレネルレンズ７０２を含む光整列配置アセ
ンブリを有する平板偏光変換器７０４を含む。フレネルレンズコリメータ７０２
は、底角１８０゜−βオフアクシスで配置されるが、偏光変換器の他のものは、
ミラーおよびＬＣＤ７４０と平行に整列配置される。回転する二分の一波長リタ
ーダシート７３０も示される。本例では、β＝４５゜である。図１０は、小型の
配置構成を有する他のＬＣＤプロジェクタアセンブリ８００を示し、ここではフ
レネルレンズコリメータと平板ミラーとがオフアクシスフレネル反射コリメータ
８８０に組み合わされ、光路の折り曲げ、光源８２０で生成された光線８０８の
方向付け、および平行化の両方を行う。この反射コリメータは、１８０−βの底
角で配置され、光線８０８の反射と、平行化との両方を行って平行な光ビーム８
１０にする。このＬＣＤプロジェクタアセンブリ８００は、偏光変換器８０４、
二分の一波長リターダシート８３０、およびＬＣＤパネル８４０、集束フレネル
レンズ８５０、および投影レンズ８６０をさらに含む。反射コリメータ８８０を
設置すると、偏光変換器８０４の光偏向要素が不要となる。
【００３８】 図１１は、ＬＣＤプロジェクタアセンブリ９００の他の実施例を示す。ＬＣＤ
プロジェクタアセンブリ９００は、他の要素から離され、平板偏光変換器９０４
に関して直交して配置された光偏向シート９３２とフレネルレンズコリメータ９
０２とを含む光整列配置アセンブリを有する。光源９２０は、フレネルレンズコ
リメータ９０２の後に配置される。このフレネルレンズコリメータ９０２は、光
を平行にし、光偏向シート９３２は、平行になった未偏光線を底角βで平板偏光
変換器９０４に向かって方向付ける。
【００３９】 本発明の偏光変換システムは、従来技術に記されたものと比べて幾つかの利点
を有する。第１に、このシステムの機能は、プリズム状シートまたは両面プリズ
ム状シートの対向プリズム状表面の横方向位置決めに無関係である。第２に、こ
のシステムでの機能は、プリズム状シート厚みまたはプリズム状シート間の分離
に無関係である。第３に、これらのシート状の任意のプリズム状表面にいかなる
選択的被覆も不要である。リターダおよび偏光分離フィルムが、プリズム状シー
トと隔絶された平板シートとして提供されても良い。これらの特徴は、偏光変換
器の製造を大いに単純化し、製造がより費用効果的となる。プリズム状シートの
全てが、標準プラスチック成型技術によって製造されても良い。必要なら、さら
に、プリズム状シートは光透過性を増大させるための反射防止被膜を含んでも良
い。最後に、複数の小型および適合可能なＬＣＤプロジェクタアセンブリ配置構
成が可能であるので、様々な用途で本発明を使用することができる。
【００４０】 ここで説明され、例示された実施例は、説明だけを目的としたものであり、本
発明の範囲を限定するものと解釈されるものではない。当業者には、他の変形お
よび修正が本発明の趣旨および範囲に従って実施されても良いことは理解されよ
う。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の平板偏光変換器の断面立面図である。
【図２】 本発明による平板偏光変換器の断面立面図である。
【図３】 図１に示された平板偏光変換器の拡大詳細断面立面図である。
【図４】 本発明による光偏向アセンブリの代わりの実施例の断面立面図で
ある。
【図５】 本発明による光偏向アセンブリの第２の代わりの実施例の断面立
面図である。
【図６】 傾斜偏光透過軸を有する本発明による平板偏光変換器の斜視図で
ある。
【図７】 本発明によるＬＣＤ投影システムの簡易概略側部立面図である。
【図８】 本発明による第２ＬＣＤ投影システムの簡易概略平面図である。
【図９】 本発明による第３ＬＣＤ投影システムの簡易概略平面図である。
【図１０】 本発明による第４ＬＣＤ投影システムの簡易概略平面図である
。
【図１１】 本発明による第５ＬＣＤ投影システムの簡易概略平面図である
。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年８月３日（１９９９．８．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１２月２３日（１９９９．１２．２３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ビームを偏光するための平板偏光変換器、前記光のビーム
    の光路に沿った入射順序が前後位置を画定する、前記平板偏光変換器であって、 第１プリズム状表面を有するプリズム状フィルムであって、前記第１プリズム
    状表面が補足的底角で交互に配置された透過プリズム状ファセットと反射プリズ
    ム状ファセットとを有し、前記反射プリズム状ファセットが第２底角βで配置さ
    れ、前記透過プリズム状ファセットがほぼ１８０゜−βに等しい第１底角で配置
    される、プリズム状フィルムと、 四分の一波長リターダフィルムと、 反射偏光フィルムと、を具備し、前記四分の一波長リターダフィルムが前記プ
    リズム状フィルムと前記偏光フィルムシートとの間に配置される、平板偏光変換
    器。
  2. 【請求項２】 前記プリズム状フィルムの前に配置された光偏向器アセンブ
    リをさらに具備し、前記光偏向器アセンブリが前記光のビームを前記第２底角β
    に方向付ける、請求項１記載の平板偏光変換器。
  3. 【請求項３】 前記光偏向器アセンブリが光偏向プリズム状シートを具備す
    る、請求項２記載の平板偏光変換器。
  4. 【請求項４】 前記光偏向器アセンブリが光偏向プリズム状シートとコリメ
    ータレンズとを具備する、請求項２記載の平板偏光変換器。
  5. 【請求項５】 前記光偏向器アセンブリがほぼ１８０゜−βに等しい底角で
    配置されたコリメータレンズを具備する、請求項２記載の平板偏光変換器。
  6. 【請求項６】 βがほぼ４５゜に等しい、請求項１記載の平板偏光変換器。
  7. 【請求項７】 前記反射偏光フィルムの後に配置された吸収偏光子をさらに
    具備する、請求項１記載の平板偏光変換器。
  8. 【請求項８】 前記四分の一波長リターダフィルム、前記反射偏光子フィル
    ム、および前記吸収偏光子フィルムが、積み重ねられ、ガラス基材上に搭載され
    る、請求項７記載の平板偏光変換器。
  9. 【請求項９】 前記反射偏光フィルムの後に配置されたビーム積分フィルム
    をさらに具備する、請求項１記載の平板偏光変換器。
  10. 【請求項１０】 前記プリズム状フィルムが、交互になった第１および第２
    透過ファセットを有する第２プリズム状表面を有し、前記第１透過ファセットが
    前記第１プリズム状表面の前記透過プリズム状ファセットと略平行であり、前記
    第２透過ファセットが前記第１プリズム状表面の前記反射プリズム状ファセット
    と略平行である、請求項１記載の平板偏光変換器。
  11. 【請求項１１】 前記第１プリズム状表面の前記反射プリズム状ファセット
    が複数の再帰反射マイクロプリズムを含む、請求項１記載の平板偏光変換器。
  12. 【請求項１２】 前記マイクロプリズムが頂角αを有し、α+２β＝１８０ ゜である、請求項１１記載の平板偏光変換器。
  13. 【請求項１３】 前記光偏向アセンブリが第１および第２プリズム状要素を
    具備し、前記第１プリズム状要素が前記光のビームを第１偏向角φに偏向し、前
    記第２プリズム状要素が前記光のビームを第２偏向角に偏向する、請求項２記載
    の平板偏光変換器。
  14. 【請求項１４】 前記第１および第２プリズム状要素がそれぞれ交互に第１
    および第２プリズム状表面を有し、前記第２プリズム状要素の前記第１プリズム
    状表面が前記第１偏向角φに向くように配置され、前記第１プリズム状要素の前
    記第２プリズム状表面が前記入射光ビームと平行となる向きに配置され、前記第
    ２プリズム状要素の前記第２プリズム状表面がφ+９０゜となる向きに配置され る、請求項１３記載の平板偏光変換器。
  15. 【請求項１５】 前記第１プリズム状要素の前記第１プリズム状表面がほぼ
    φに等しい底角となる向きに配置され、φが元からの光のビ−ムの内部全反射の
    角度に等しいまたはそれよりも大きい、請求項１４記載の平板偏光変換器。
  16. 【請求項１６】 前記平板偏光シートが傾斜した偏光透過軸を有する、請求
    項１記載の平板偏光変換器。
  17. 【請求項１７】 請求項１記載の平板偏光変換器を含む液晶ディスプレイパ
    ネル。
  18. 【請求項１８】 光ビームを偏光するための平板偏光変換器、前記光のビー
    ムの光路に沿った入射順序が前後位置を画定する、前記平板偏光変換器であって
    、 前記光のビームを角度βに方向付ける光偏向器アセンブリと、 第１プリズム状表面と第２プリズム状表面とを有する両面プリズム状フィルム
    であって、前記第１プリズム状表面が補角で交互に配置された透過プリズム状フ
    ァセットと反射プリズム状ファセットとを有し、前記反射プリズム状ファセット
    がほぼβに等しい第２底角で配置され、前記透過プリズム状ファセットがほぼ１
    ８０゜−βに等しい第１底角で配置され、前記反射プリズム状ファセットの表面
    が複数の再帰反射マイクロプリズムを有し、前記第２プリズム状表面が交互にな
    った第１および第２透過ファセットを有し、前記第１透過ファセットが前記第１
    プリズム状表面の前記透過プリズム状ファセットと略平行であり、前記第２透過
    ファセットが前記第１プリズム状表面の前記反射プリズム状ファセットと略平行
    である、両面プリズム状フィルムと、 四分の一波長リターダフィルムと、 平板反射偏光フィルムシートであって、前記四分の一波長リターダフィルムが
    前記プリズム状フィルムと前記反射偏光フィルムシートとの間に配置される、平
    板反射偏光フィルムシートと、 前記反射偏光フィルムの後に配置された吸収偏光フィルムであって、両方の偏
    光フィルムが同じ偏光軸に沿って整列配置されている、吸収偏光フィルムと、 前記吸収偏光フィルムの後に配置されたビーム積分フィルムと、を具備する、
    平板偏光変換器。
  19. 【請求項１９】 液晶ディスプレイプロジェクタであって、 光のビームを生成する光源と、 前記光のビームを受光し、平行な光ビームを生成するように光学的に整列配置
    されたコリメータレンズと、 前記平行光ビームを受光し、偏光ビームを生成するように光学的に整列配置さ
    れた平板偏光変換器であって、 第１プリズム状表面を有するプリズム状フィルムであって、前記プリズム状
    表面が補足的底角で交互に配置された透過プリズム状ファセットと反射プリズム
    状ファセットとを有し、前記反射プリズム状ファセットが第２底角βで配置され
    、前記透過プリズム状ファセットがほぼ１８０゜−βに等しい第１底角で配置さ
    れた、プリズム状フィルムと、 四分の一波長リターダフィルムと、 反射偏光フィルムシートであって、前記四分の一波長リターダフィルムが前
    記プリズム状フィルムと前記反射偏光フィルムシートとの間に配置される、反射
    偏光フィルムシートと、を具備する、平板偏光変換器と、 前記偏光ビームを受光し、画像ビームを生成するように前記偏光変換器と光学
    的に整列配置された液晶ディスプレイパネルと、 前記画像ビームを受光するように前記液晶パネルと光学的に整列配置された投
    影レンズアセンブリと、を具備する、液晶ディスプレイプロジェクタ。
  20. 【請求項２０】 前記光源と前記コリメータレンズとの間にガラス集光器を
    さらに具備し、前記投影レンズアセンブリが、互いに光学的に整列配置された収
    束フレネルレンズと少なくとも一つの投影レンズとを含む、請求項１９記載の液
    晶ディスプレイプロジェクタ。
  21. 【請求項２１】 前記コリメータレンズから前記平行光ビームを受光するよ
    うに光学的に整列配置された光偏向アセンブリをさらに具備し、前記光偏向アセ
    ンブリが前記光のビームを角度βに方向付ける、請求項１９記載の液晶ディスプ
    レイプロジェクタ。
  22. 【請求項２２】 前記コリメータレンズと前記光偏向アセンブリとが互いに
    平行であり、前記平板偏光変換器に対して角度をなして配置される、請求項２１
    記載の液晶ディスプレイプロジェクタ。
  23. 【請求項２３】 βは、ほぼ４５゜に等しい、請求項１９記載の液晶ディス
    プレイプロジェクタ。
  24. 【請求項２４】 前記コリメータレンズが前記平板偏光変換器に対して角度
    をなす向きに配置される、請求項１９記載の液晶ディスプレイプロジェクタ。
  25. 【請求項２５】 前記コリメータレンズに向かって前記光のビームを反射す
    るように光学的に整列配置されたミラーをさらに具備する、請求項２４記載の液
    晶ディスプレイプロジェクタ。
  26. 【請求項２６】 前記コリメータレンズが反射コリメータである、請求項２
    ４記載の液晶ディスプレイプロジェクタ。
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