JP2002311202A

JP2002311202A - サファイヤ板、偏光板付きサファイヤ板及び液晶プロジェクタ装置

Info

Publication number: JP2002311202A
Application number: JP2002096720A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hattori; 修服部
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3601791B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度化を図るサファイヤ板、偏光板付きサ
ファイヤ板及び液晶プロジェクタ装置を提供すること。【解決手段】サファイヤ板１５は、入射光８０を透過
する２つの光透過面が互いに平行となるように、サファ
イヤインゴットから切り出す。サファイヤ板１５のＣ軸
７０は、光透過面２０を基準にした場合、この基準から
入射光側をプラス、サファイヤ側をマイナスと仮定す
る。サファイヤ板１５のＣ軸はプラス側に１０度、ある
いはマイナス側に１０度以内の角度の範囲内７５に設け
る。光透過面２０が透過側の光透過面を基準にしても同
様である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高輝度化を図る
サファイヤ板、偏光板付きサファイヤ板及び液晶プロジ
ェクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のサファイヤ板を図面に基づいて説
明する。図１７は、従来のサファイヤ板のインゴットと
成長軸の関係を示した模式図である。ベルヌーイ法また
はチョコラルスキー法により製造されたサファイヤイン
ゴット１０は、成長軸１２の方向（図１７では左の方向
に）に成長する。サファイヤ板１３は、成長軸と直角に
なる方向１７に、一定の厚さとなるようにサファイヤイ
ンゴット１０を切断する。このときのサファイヤ１３の
切断面は、通常Ａ面［１１−２０］と呼ばれている。

【０００３】このように製造されたサファイヤ板１３に
偏光板を貼り付けて、偏光板付きサファイヤ板となる。
従来の偏光板付きサファイヤ板は、サファイヤ板１３の
Ｃ軸方向又はＣ軸方向投影線方向と偏光板の偏光透過軸
のなす角度が±２度以内になるように、サファイヤ板１
３と偏光板を貼り合わせる。

【０００４】また、従来の液晶プロジェクタは、この偏
光板付きサファイヤ板を使用していた。液晶プロジェク
タ用光学系に用いられるサファイヤ板は通常光変調用液
晶モジュールの前後に偏光板を貼り付けた状態で配置さ
れる。Ａ面液晶プロジェクタ用サファイヤ板には通常片
面に無反射コート、もう片面に偏光板が張られ光変調用
液晶モジュールの前後に配置される。（特開平１１−３
３７９１９参照）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のサファイヤ板
は、透過面はＣ軸の影響を受けてしまう。そのため、Ｃ
軸の方向を透過面に対して正しくあわせなければならな
いという問題点があった。また、サファイヤ板に偏光板
を貼る際に、サファイヤ板のＣ軸の方向を確認しなが
ら、正確な位置に偏光板を貼らなければならない。とこ
ろが、サファイヤ板のＣ軸は肉眼では見えないので、サ
ファイヤ板のＣ軸を確認していたのでは、作業効率を損
なうという問題点があった。

【０００６】そこで、本発明は、Ｃ軸と偏光軸とのなす
角度に影響されることなく使えるサファイヤ板、偏光板
付きサファイヤ板及び液晶プロジェクタ装置を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、光を透過するた
めの透過面と、単結晶における結晶軸のひとつであるＣ
軸と、を有し、前記透過面と前記Ｃ軸とのなす角度が±
１０度以下であるサファイヤ板である。

【０００８】透過面とＣ軸とのなす角度を±１０度以下
とすることにより、サファイヤ板が透過光に対してＣ軸
の影響を受けづらくなる。なお、結晶には純アルミナ単
結晶を使用するのが好ましい。

【０００９】次に、本発明は、光を偏光する偏光板と、
サファイヤ板と、を有し、前記偏光板から光を入射した
場合に、前記偏光板を透過した透過光の光軸が前記サフ
ァイヤ板のＣ軸に対して７０度より大きくかつ９０度以
下となるように、前記偏光板に対して前記サファイヤ板
を配置した偏光板付きサファイヤ板である。

【００１０】偏光板を透過した透過光の光軸がサファイ
ヤ板のＣ軸に対して７０度より大きくかつ９０度以下と
なるように、偏光板をサファイヤ板に貼り付けることに
より、偏光板により偏光した光がサファイヤ板の結晶方
位に起因する透過光減衰の影響を受けづらくなる。

【００１１】次に、本発明は、前記サファイヤ板が光を
透過するための透過面と、アルミナ単結晶における結晶
軸のひとつであるＣ軸と、を有し、前記透過面と前記Ｃ
軸とのなす角度が±１０度以下であるサファイヤ板であ
る偏光板付きサファイヤ板である。

【００１２】サファイヤ板が透過面とＣ軸とのなす角度
が±１０度以下であることで、透過光がサファイヤ板の
結晶方位に起因する透過光減衰の影響を受けなくなる。

【００１３】次に、本発明は、光を偏光する偏光板と、
透過面とＣ軸とのなす角度が±１０度以下であるサファ
イヤ板と、を有し、前記サファイヤ板の少なくとも１つ
の外形に対し、前記偏光板の１つの偏光軸とがなす角度
が±５度以内の偏光板付きサファイヤ板である。

【００１４】サファイヤ板の外形を基準とすることで、
偏光板の貼り付けが容易になる。次に、本発明は、光を
偏光する偏光板と、サファイヤ板と、を有し、前記サフ
ァイヤ板のＣ軸又は前記Ｃ軸の前記サファイヤ板上への
投影線と前記偏向板の偏向透過軸のなす角度のうち狭角
が、２度より大きくかつ５度以下であるか、８５度以上
かつ８８度より小さい偏光板付きサファイヤ板である。
言い換えると、サファイヤ板のＣ軸又は前記Ｃ軸の前記
サファイヤ板上への投影線と前記偏向板の偏向透過軸の
なす角度が、２度より大きく５度以下か、８５度以上８
８度より小さいか、９２度より大きく９５度以下か、１
７５度以上１７８度より小さいか、１８２度より大きく
１８５度以下か、２６５度以上２６８度より小さいか、
２７２度より大きく２７５度以下か、３５５度以上３５
８度より小さいか、あるいはこれらの角度に３６０度の
整数倍の角度を加えた角度のいずれか１の範囲内にある
偏光板付きサファイヤ板である。なおサファイヤ板は、
透過面とＣ軸とのなす角度が±１０度以下であってもよ
い。

【００１５】そして、本発明は光源と、像を表示し、前
記光源からの光を透過する液晶パネルと、前記液晶パネ
ルの少なくとも前あるいは後のいずれか一方に配置し、
前記光源からの光を偏光するこれらの偏光板付きサファ
イヤ板と、を有する液晶プロジェクタ装置である。

【００１６】サファイヤ板の結晶方位に起因する透過光
減衰の影響を受けづらくなる偏光板付きサファイヤ板を
使用することにより、高輝度で製造容易の液晶プロジェ
クタ装置を提供することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１８】＜実施の態様１＞図１は、サファイヤ板と
Ｃ軸との関係を示すものである。サファイヤ板１５は、
入射光８０を透過する２つの光透過面が互いに平行とな
るように、サファイヤインゴットから切り出す。ここで
は、光透過面２０が入射側の面である場合について説明
する。サファイヤ板１５のＣ軸は、光透過面２０を基準
にした場合、この基準から入射光側をプラス、サファイ
ヤ板側をマイナスと仮定する。サファイヤ板１５のＣ軸
はプラス側に１０度、あるいはマイナス側に１０度以内
の角度の範囲内７５に設ける。光透過面２０が透過側の
光透過面を基準にしても同様である。

【００１９】このように、Ｃ軸が光透過面２０に対して
プラスマイナス１０度以下に設けると、入射光８０サフ
ァイヤ板１５を透過する際に、サファイヤ板１５の結晶
方位に起因する透過光減衰の影響を受けることがなくな
る。

【００２０】＜実施の態様２＞図２は、倒れ角と光透過
面の関係を示した図である。なお、図２は偏光板３０を
サファイヤ板１５に貼り付ける前の状態を表している。

【００２１】入射光８０を偏光板３０に入射すると、偏
光板３０の透過軸により一定の方向に変更された偏光光
８１が透過される。透過された偏光光８１は、サファイ
ヤ板１５に入射される。このとき、サファイヤ板１５の
Ｃ軸７０と偏光光８１との角度のうち、小さいほうの角
度を「倒れ角」と定義する。そして、この倒れ角２５を
７０度より大きく、かつ９０度以下の角度になるように
偏光板３０をサファイヤ板１５に貼り付ける。ここで、
使用するサファイヤ板１５は、実施の態様１で用いたサ
ファイヤ板を使用してもよい。

【００２２】倒れ角２５を７０度より大きく、かつ９０
度以下とすることで、サファイヤ板１５を透過する変更
光８１がサファイヤ板の結晶方位に起因する透過光減衰
の影響を受けずにすむ。測定方法と測定結果は後述す
る。

【００２３】＜実施の態様３＞実施の態様１で説明した
サファイヤ板１５に偏光板３０を貼る際に、サファイヤ
板１５の外形に対して、偏光軸をプラスマイナス２度以
内とする。偏光板をサファイヤ板に貼り付ける際に、基
準がＣ軸でなくサファイヤ板外形となるので、製造しや
すくなる。

【００２４】従来、偏光板３０を貼る際にサファイヤ板
のＣ軸を確認する方法として、２枚の偏光板の変更透過
軸を直角に交差させ前記偏光板３０の間にサファイヤ板
１５を置いて一方の偏光板の外側から光りを当てて偏光
光の強度を見てサファイヤ板１５のＣ軸方向を見分ける
光学式手法が取られて来た。従来の光学的手法では、Ｃ
軸のプラスマイナスを示す方向及びＣ軸に対して平行な
のか直角なのかも判明出来なかった。また、測定精度も
プラスマイナス１度程度でしかなかった。従って、偏光
板の貼り付け精度を考慮すると、前記偏光板３０の偏光
透過軸とサファイヤ板１５のＣ軸との角度差はプラスマ
イナス２度程度であった。

【００２５】本発明では、サファイヤ板１５の結晶軸方
向の測定にＸ線結晶方位測定器を用いてサファイヤ板の
外形の正確な結晶方位を数分単位で求める事ができ、そ
の求められた外形の結晶方位を基にサファイヤ板１５の
加工が行えるので、サファイヤ板１５の外形の結晶方位
を正確に加工できる。つまり、本発明により、サファイ
ヤ板はその外形でＣ軸を代行することができる。

【００２６】＜実施の態様４＞図３は本発明に係る液晶
プロジェクタ装置、特に光学エンジン部分を示す模式図
である。

【００２７】光源１００から発せられた光３００は、第
１のダイクロリックミラー１１０により、反射された光
（青色）３３０と透過した光３１０に分かれる。第１の
ダイクロリックミラー１１０を透過した光３１０は、第
２のダイクロリックミラー１２０により、反射された光
（緑色）３６０と透過した光（赤色）３７０に分かれ
る。第１のダイクロリックミラー１１０により反射され
た光３３０は、反射鏡１４０によって進路を変更され、
光３４０となり偏光板付きサファイヤ板１６０に入射さ
れる。

【００２８】偏光板付きサファイヤ板１６０は、サファ
イヤ板１６２の入射側の光透過面に無反射コート１６１
を施す。一方、サファイヤ板１６２の透過側の光透過面
に偏光板１６３を貼り付ける。このとき、偏光板１６３
は、サファイヤ板１６２のＣ軸と偏光板１６３の偏光軸
とのなす角度、すなわち倒れ角が７０度よりも大きく９
０度以下にする。

【００２９】光３４０は偏光板付きサファイヤ板１６０
を透過すると、偏光板１６３の偏光軸で偏光した光とな
る。偏光板１６３で偏光された光３４０は、青変調用液
晶モジュール１７０を透過して、偏光板付きサファイヤ
板１８０に入射される。偏光板付きサファイヤ板１８０
は、サファイヤ板１８２の入射側の光透過面に偏光板１
８３を貼り付ける。一方、サファイヤ板１８２の透過側
の光透過面に無反射コートを施す。このとき、偏光板１
８３は、サファイヤ板１８２のＣ軸と偏光板１８３の偏
光軸とのなす角度、すなわち倒れ角が７０度よりも大き
く９０度以下にする。偏光板付きサファイヤ板１８０を
透過した光３４０は、クロスプリズム２５０により、光
軸が直角に曲げられ、光３５０となる。

【００３０】第２のダイクロリックミラー１２０により
反射された光３６０は、偏光板付きサファイヤ板１９０
に入射される。偏光板付きサファイヤ板１９０を透過し
て光３６０は、緑変調用液晶モジュール２００を透過
し、偏光板付きサファイヤ板２１０に入射される。偏光
板付きサファイヤ板ガラス２１０を透過した光３６０は
クロスプリズム２５０を透過する。このとき、緑変調用
液晶モジュール２００の入射側に配置した偏光板付きサ
ファイヤ板１９０は、青変調用液晶モジュール１７０の
入射側に配置した偏光板付きサファイヤ板１６０と同様
である。また、緑変調用液晶モジュール２００の透過側
に配置した偏光板付きサファイヤ板２１０は、青変調用
液晶モジュール１７０の入射側に配置した偏光板付きサ
ファイヤ板１８０と同様である。

【００３１】第２のダイクロリックミラー１２０を透過
した光３７０は、第３のダイクロリックミラー１３０に
より反射されて、光３８０となる。光３８０は、反射板
１５０により反射されて、進路が変更された光３９０と
なる、偏光板付きサファイヤ板２２０に入射される。偏
光板付きサファイヤ板２２０を透過した光３９０は、赤
変調用液晶モジュール２３０を透過して、偏光板付きサ
ファイヤ板２４０に入射される。偏光板付きサファイヤ
板２４０を透過した光３９０は、クロスプリズム２５０
により直角に曲がられて光４００となる。

【００３２】このとき、赤変調用液晶モジュール２３０
の入射側に配置した偏光板付きサファイヤ板２２０は、
青変調用液晶モジュール１７０の入射側に配置した偏光
板付きサファイヤ板１６０と同様である。また、赤変調
用液晶モジュール２３０の透過側に配置した偏光板付き
サファイヤ板２４０は、青変調用液晶モジュール１７０
の入射側に配置した偏光板付きサファイヤ板１８０と同
様である。そして、クロスプリズム２５０を透過した３
つの光３５０、３６０、４００は同一方向に進む。な
お、偏光板付きサファイヤ板１６０、１８０、１９０、
２１０、２２０、２４０は実施の態様３で説明した偏光
板付きサファイヤ板であってもよい。また、偏光板付き
サファイヤ板１６０、１８０、１９０、２１０、２２
０、２４０は、実施の態様１で説明したサファイヤ板で
あってもよい。

【００３３】＜成長軸とＣ軸との関係＞本発明における
成長軸とＣ軸との関係について説明する。図４は、本発
明の加工工程を示したものである。

【００３４】実施に際し、液晶プロジェクタに用いられ
るサファイヤ板の一般的な性能を調査し、特に光学的な
特性においてサファイヤ板単体の透過率が９１％以上と
得た。従って、この値を基準にサファイヤ板の結晶方位
や原料製法の違いに因って許される可変範囲を実験によ
って検証し、その範囲を求めた。

【００３５】本発明は成長軸１２とＣ軸がなす角度が９
０度、８５度、８０度、７０度となるチョコラルスキー
法サファイヤインゴット１０を４種類用意し、順にサン
プルＡ、サンプルＢ、サンプルＣ、サンプルＤとする
（工程１００）。チョコラルスキー法サファイヤインゴ
ット１０上に、Ｃ面となす角度がサンプルＡは９０度、
サンプルＢは８５度、サンプルＣは８０度、サンプルＤ
は７０度をなす成長軸１２に平行な基準面をインゴット
毎に加工し（工程１１０）、成長軸１２に対して垂直な
面で切断する（工程１２０）。４種類のサファイヤ切断
板１３を基準となるエッジを一辺とする長方形の板を切
り出し（工程１２０）、サファイヤ板１５の４面上下計
８面の面取りする（工程１３０）。４面上下計８面の面
取りを行ったサファイヤ板１５を上面と下面を同時に研
磨する方法（両面同時研磨法）で両面を鏡面状態に仕上
げ、両面鏡面サファイヤ板１５を作成する（工程１４
０）。サファイヤ板１５の加工寸法及び加工精度を図５
に示す。本実施例では加工寸法は縦が２３．５ｍｍ、横
が２０ｍｍ、厚みが０．５ｍｍである。また、４隅に
０．１ｍｍで面取りを施す。研磨されたサファイヤは、
平行度が５μｍ以内であり、平坦度も５μｍ以内の精度
を有する。

【００３６】サファイヤ板の上下の両面を同時に研磨す
ることで、研磨面の平行度及び平坦度が5μm以内に押さ
えられる為に、研磨面つまり光透過面に歪みが少なくな
る。歪が少なくなるため、歪みに因る光透過面の結晶方
位の狂いが少ない鏡面に仕上ることができる。従って、
光透過面２０に対してサファイヤインゴット１０の成長
軸となす角度はほぼ直角となる。ここで、光透過面２０
に対して入射光が垂直に入射した場合の入射光方向とＣ
軸のなす角度を、倒れ角２５と定義する。サファイヤ板
の片側全面に、フッ化マクネシウムの単層膜で無反射コ
ート２７を施す（工程１５０）。４種の無反射コート付
きサファイヤ板１６について分光光度計を用いて透過率
を測定する（工程１６０）。測定条件を図６に示す。波
長が７００ｎｍから４００ｎｍの範囲で測定する。この
範囲の波長を、入射角度１２度で入射する。このとき、
バンドパスは５ｎｍ／ｓｅｒｖｏで、スピードは１分間
当たり１２０ｎｍとする。無反射コート付きサファイヤ
板１６の透過率は、光透過面２０に対して９０度の角度
で、測定用入射光を無反射コート付きサファイヤ板１６
に当てて、サファイヤ板１５と無反射コート２７を通過
した透過光強度を測定し、入射光強度の比から透過率を
求めた。

【００３７】図７は、その結果を平均した倒れ角別透過
率変化としてまとめたものである。

【００３８】測定値のばらつきは最大で０．７％ほどあ
り、誤差としては大きい。しかし、倒れ角が８０度以上
であれば透過率に若干の違いがあってもお互いに近似し
ており、また透過率９１％を超えた値になっている。最
大測定値ばらつき０．７％を考慮に入れて、倒れ角が７
０度になると透過率が格段に下がる。但し、倒れ角８５
度と９０度のサファイヤインゴット１０は同じメーカの
製品であるが、倒れ角７０度と８０度のサファイヤイン
ゴット１０に付いては、異なる２社のメーカの製品であ
るため、結晶性等の違いにより全く同じ条件ではない
が、光透過率９１％以上のサファイヤ板１５の条件は倒
れ角が８０度以上となる。入射光が光透過面２０に対
して垂直に入射する場合、倒れ角が１００度でも８０度
と同じ条件となるので入射光とＣ軸のなす角度が９０度
±１０度以内、従って、入射面とＣ軸のなす角度が±１
０度以内が好ましいとの結果を得た。

【００３９】次に、上記で説明したのと同様に、成長軸
１２とＣ軸がなす角度が９０度、８５度、８０度、７０
度となるチョコラルスキー法サファイヤインゴット１０
を４種類用意し、順にサンプルＡ、サンプルＢ、サンプ
ルＣ、サンプルＤとする（工程１０）。チョコラルスキ
ー法サファイヤインゴット１０上にＣ面となす角度がサ
ンプルＡは９０度、サンプルＢは８５度、サンプルＣは
８０度、サンプルＤは７０度をなす成長軸１２に平行な
基準面をインゴット毎に加工し（工程１１０）、成長軸
１２に対して垂直な面で切断する（工程１２０）。４種
類のサファイヤ切断板を基準となるエッジを一辺とする
長方形の板を切り出し、サファイヤ板１５の４面上下計
８面の面取りする（工程１３０）。面取りしたサファイ
ヤ板１５を両面同時研磨法で両面を鏡面状態に仕上げ、
光透過面２０が両面鏡面状のサファイヤ板１５を作成す
る（工程１４０）。

【００４０】更に、市販のＥＦＧ法サファイヤ材１１を
用意する（工程２１０）。ＥＦＧ法サファイヤ材は、サ
ンプルＡ面を光透過面２０とする材料を２枚の平行な偏
光板の間で回転させ、透過光が最大になった角度で偏光
板３０の偏光軸３５と平行な線分をサファイヤ板１５上
に印を付けて、その線分と平行に切り出したサファイヤ
切断材を用意する（工程２２０）。サファイヤ板１５の
４面上下計８面の面取りする（工程２３０）。４面上下
計８面の面取りを行ったサファイヤ板１５を、上下面を
同時に研磨する方法（両面同時研磨法）で両面を鏡面状
態に仕上げ、両面鏡面サファイヤ板１５を作成する（工
程２４０）。サファイヤ板１５の加工寸法及び加工精度
は、上記の例と同じ精度を得た（図５参照）。更にサフ
ァイヤ板１５の片側全面に、フッ化マクネシウムの単層
膜で無反射コート２７を上記の例と同条件で施す（工程
２５０）。

【００４１】次に、偏光板３０の偏光軸が平行になる様
に置いた２枚の偏光板３０の後ろから白色光を当て、２
枚の偏光板３０の間にサファイヤ板１５を入れ回転させ
ながら透過光強度を測定し、その値を偏光板３０とサフ
ァイヤ板のＣ軸の投影方向が０度となる位置の透過光強
度と比較した（工程２６０）。

【００４２】図８は、偏光軸とＣ軸角度による減衰量測
定実験装置の模式図である。減衰量測定実験装置は、光
源５０とその光源の光度を測る光度計６０を一直線上に
配置する。光源５０と光度計６０の間に、２枚の偏光板
３０、３１を置く。このとき、偏光板３０の偏光軸３５
と他方の偏光板３１の偏光軸３６とを９０度に交差させ
る。さらに、サファイヤ板１５を２枚の偏光板３０、３
１の間におく。

【００４３】光源５０から出た光３７は、偏光板３１の
偏光軸３６を通過することで、一定の方向に偏光され
る。その偏光された光３７はサファイヤ板１５を通過
し、偏光板３０の偏光軸３５を通って、光度計６０に到
達する。サファイヤ板１５のＣ軸７０は、光源５０と光
度計６０を結んだ軸を回転中心として回転させる。Ｃ軸
７０と偏光板３０、３１の偏光軸３５、３６とがなす角
度により、光度計６０の値が変わることで、Ｃ軸７０を
測定する。

【００４４】図９は、偏光板とサファイヤ板のＣ軸の投
影方向が０度となる位置の透過強度を１００とした時の
光強度を回転角度毎に示したものである。この加工方法
では簡易測定装置を用いた為に、迷光や外部からの入射
光により測定精度が影響を受けた。そのため倒れ角９０
度、８５度、８０度では顕著な差が出なかったので、倒
れ角９０度と７０度の場合を記述した。またＥＧＦ法で
加工したＥＧＦ材の場合についても、測定を行った。

【００４５】図９が示す結果において、無反射コート付
きサファイヤ板の透過率が概ね９３％以下で有ることを
考慮に入れると、透過率９１％以上を保持する為には回
転角が±１０度以内に収める必要がある。

【００４６】従って、サファイヤの物理的指標としてサ
ファイヤ板１５の外形の一部がＣ軸に対して±５度以内
になるように加工することで、その外形の一部をガイド
にサファイヤ板１５に偏光板３０を貼ることが出来る。
このように貼り付けると、２枚の偏光板がそれぞれサフ
ァイヤ板１５に対して±５度ずれたとしても、全体では
±１０度以内に収めることができる。外形の一部とは例
えばサファイヤ板のエッジ４０やＣ軸７０の方向を示す
切欠き４５等が考えられる。この関係を図１０に示す。

【００４７】図１０は、サファイヤ板の外形とＣ軸との
関係を示す図である。図１０Ａは外形形状を基準とした
図であり、図１０Ｂは切り欠きを基準とした場合であ
る。図１０Ａにおいて、サファイヤ板１５は四角形をし
ている。Ｃ軸７０は外形を構成する４辺の内の１つの辺
と平行に設ける。また、図１０Ｂにおいては、サファイ
ヤ板１５の外形の一部に面取り４５を施す。Ｃ軸７０は
この面取り４５と平行に設ける。回転角±５度以内の場
合、実験に使用したサファイヤ板１５は、全ての回転角
に対して偏光透過光量の変化に同じ傾向が見られた。

【００４８】更に、倒れ各９０度のサファイヤ板１５に
対して、角度を大きくして透過光量比を測定した（工程
２７０）。その結果を図１１に示す。図１１の結果か
ら、倒れ角９０度のサファイヤ板１５は、Ｃ軸と偏光軸
とのなす角度を４５度、６０度及び９０度にしたとき、
いずれの場合でも、透過光量比が９０％以上であった。
また、倒れ角９０度のＥＦＧ法のサファイヤ板１５に対
して、角度を大きくして透過光量を赤、緑、青に対応す
る６１０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの３波長に付い
て分光光度計を用いて測定した（工程２７０）。その結
果を図１４乃至１６に示す。

【００４９】図１４乃至１６は、各波長におけるＣ軸と
偏光透過軸のなす角度での相対透過光量を示した図であ
る。Ｃ軸と入射側の偏光透過軸のなす角度を０度、９０
度、１８０度及び２７０度を基準の角度とし、この基準
の角度に対して、左回りをプラス方向、右回りをマイナ
ス方向と仮定する。図８の装置を用いたが、２枚の偏光
板の偏光透過軸は交差させた。また、透過率は何も入れ
ない状態を基準として、２枚の偏光板の中にサファイヤ
板を入れて、Ｃ軸と偏光透過軸の角度を変化させたとき
の値と比較した相対透過率として表した。測定範囲は、
Ｃ軸と偏光透過軸のなす角を基準角度からプラス方向に
２０度、また基準角度からマイナス方向に２０度とし
た。

【００５０】図１４は、Ｃ軸と偏光透過軸のなす角度を
０度としたときの図である。図１５は、Ｃ軸と偏光透過
軸のなす角度を９０度としたときの図である。図１６
は、Ｃ軸と偏光透過軸のなす角度を１８０度としたとき
の図である。なお、Ｃ軸と偏光透過軸のなす角度を２７
０度の場合は、図１４乃至１６と同様であるため、省略
した。

【００５１】基準の角度が０度のとき（図１４）、Ｃ軸
と偏光透過軸のなす角度がプラスマイナス５度変化して
も、相対透過率はマイナス３％を超えず、実用上問題と
なることはない。赤色光を除けば、プラスマイナス１０
度変化しても、問題とはならない。基準の角度が９０度
のとき（図１５）、相対透過率がマイナス３％以内であ
ることを満足するのは、光透過軸のなす角度がマイナス
１０度からプラス５度の範囲である。そして、基準の角
度が１８０度のとき（図１６）、マイナス１０度からプ
ラス５度の範囲である。３つの波長の全てが実用上問題
とならない、相対透過率がマイナス３％以内であること
を満足するには、基準の角度に対して、プラスマイナス
５度以内であればよい。もちろん、これらの角度に対し
て、３６０度の整数倍の角度を加えても、同様な結果を
得ることができる。更にサファイヤ板１５を３６０度
回転させ、目視で透過光量の変化を見た（工程２８
０）。その結果、偏光板の偏光透過軸上で偏光板の下か
ら上に向かうベクトルを想定し、このベクトルとＣ軸が
成す角度と透過光量の関係は９０度の倍数で最大とな
り、９０度の倍数に４５度を足した角度で最小となっ
た。更にこのベクトルとＣ軸が成す角度が９０度、１８
０度、２７０度を中心として各角度毎に−２０度から＋
２０度の範囲で分光光度計を使って透過光強度を測定す
ると、偏光透過光の光量は前記のベクトルとＣ軸が成す
角度が０度、９０度、１８０度、２７０度に於いて−５
度から＋５度の範囲で同一の透過光量が得られた。

【００５２】図１２は、サファイヤ板と液晶モジュール
との位置関係を示した図である。ここで、光軸５５は、
図面の右から左に向かう方向と仮定する。

【００５３】液晶モジュール９０の入射側と透過側に偏
光板付きサファイヤ板をそれぞれ配置する。透過側の偏
光板付きサファイヤ板は光軸５５の方向に対して、入射
面に無反射コート２７を施す。また、透過面には偏光板
３０を貼り付ける。

【００５４】一方、透過側の偏光板付きサファイヤ板は
光軸５５の方向に対して、入射面に偏光板３０を貼り付
ける。また、透過面には無反射コート２７を施す。

【００５５】図１３は、倒れ角による透過率と波長の関
係を示した図である。この図において、縦軸に透過率、
横軸に波長をとり、倒れ角が７０度、８０度、８５度及
び９０度のときの透過率と波長の関係を表す。倒れ角が
７０度（グラフ４００）のとき、約７００ｎｍから約３
８０ｎｍまで波長を変化させると、透過率は約８５％か
ら約８８％の間で変動する。倒れ角が８０度（グラフ４
１０）のとき、透過率は約９２％から約８８％間で変動
する。倒れ角が８５度（グラフ４２０）のとき、透過率
は約９２％から約９０％間で変動する。倒れ角が９０度
のとき、透過率は約９３％から約９０％間で変動する。
また、倒れ角が８０度（グラフ４１０）、８５度（グラ
フ４２０）及び９０度（グラフ４３０）の場合、約４５
０ｎｍあたりから透過率は下がる傾向にある。

【００５６】

【発明の効果】本発明は以上説明したような形態で実施
され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００５７】本発明は、透過面とＣ軸とのなす角度を±
１０度以下とすることにより、サファイヤ板が透過光に
対してＣ軸の影響を受けづらくなる。

【００５８】また、本発明は、偏光板を透過した透過光
の光軸がサファイヤ板のＣ軸に対して７０度より大きく
かつ９０度以下となるように、偏光板をサファイヤ板に
貼り付けることにより、偏光板により偏光した光がＣ軸
の影響を受けることがなくなる。

【００５９】また、本発明は、サファイヤ板が透過面と
Ｃ軸とのなす角度が±１０度以下であることで、透過光
がサファイヤ板の結晶方位に起因する透過光減衰の影響
を受けなくなる。また、サファイヤ板の外形を基準とす
ることで、偏光板の貼り付けが容易になる。

【００６０】そして、本発明は、サファイヤ板の結晶方
位に起因する透過光減衰の影響の影響を受けづらくなる
偏光板付きサファイヤ板を使用することにより、高輝度
で製造容易の液晶プロジェクタ装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサファイヤ板の側面図である。

【図２】入射光とＣ軸との関係を示す模式図である。

【図３】液晶プロジェクタ装置の模式図である。

【図４】加工工程を表した工程図である。

【図５】サファイヤ板の加工寸法と加工精度を表した図
である。

【図６】分光光度計の測定条件を表した図である。

【図７】倒れ角に対する透過率の変化を示した図であ
る。

【図８】偏光軸とＣ軸角度による減衰量測定実験装置の
模式図である。

【図９】透過光の強度比を示した図である。

【図１０】外形とＣ軸との関係を示した図である。

【図１１】偏光軸との角度を大きくした場合における透
過光量比を表した図である。

【図１２】サファイヤ板と液晶モジュールとの位置関係
を示した図である。

【図１３】倒れ角に対する透過率と波長の関係を示した
グラフである。

【図１４】Ｃ軸と偏光透過軸のなす角度を０度を基準の
角度としたとき、各波長におけるＣ軸と偏光透過軸のな
す角度における相対透過光量を示した図である。

【図１５】Ｃ軸と偏光透過軸のなす角度を９０度を基準
の角度としたとき、各波長におけるＣ軸と偏光透過軸の
なす角度における相対透過光量を示した図である。

【図１６】Ｃ軸と偏光透過軸のなす角度を１８０度を
基準の角度としたとき、各波長におけるＣ軸と偏光透過
軸のなす角度における相対透過光量を示した図である。

【図１７】従来のサファイヤ板である。

【符号の説明】

１０チョコラルスキー法サファイヤインゴット１１ＥＦＧ法サファイヤ板１２成長軸１３サファイヤ切断板１５サファイヤ板１６無反射コート付きサファイヤ板２０光透過面２５倒れ角２７無反射コート３０偏光板３５偏光軸３７偏光透過軸４０サファイヤ板のエッジ４５Ｃ軸方向を示す切欠き

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 ＫＦターム(参考） 2H049 BA02 BA42 BA47 BB03 BB51 BB62 BC14 BC22 2H088 EA14 EA15 HA13 HA18 HA28 MA06 2H091 FA05Z FA08X FA08Z FA14Z FA21X FA37X FA37Z FA41Z FA50X FA50Z FB06 FD22 LA30 MA07 5C058 AA07 AA08 AB06 BA05 EA11 EA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を透過するための透過面と、単結晶における結晶軸のひとつであるＣ軸と、を有し、前記透過面と前記Ｃ軸とのなす角度が±１０度以下であ
るサファイヤ板。
【請求項２】光を偏光する偏光板と、サファイヤ板と、を有し、前記偏光板から光を入射した場合に、前記偏光板を透過
した透過光の光軸が前記サファイヤ板のＣ軸に対して７
０度より大きくかつ９０度以下となるように、前記偏光
板に対して前記サファイヤ板を配置した偏光板付きサフ
ァイヤ板。
【請求項３】光を偏光する偏光板と、サファイヤ板と、を有し、前記サファイヤ板のＣ軸又は
前記Ｃ軸の前記サファイヤ板上への投影線と前記偏向板
の偏向透過軸のなす角度のうち狭角が、２度より大きく
かつ５度以下であるか、８５度以上かつ８８度より小さ
い偏光板付きサファイヤ板。
【請求項４】前記サファイヤ板が請求項１記載のサフ
ァイヤ板である請求項２又は３記載の偏光板付きサファ
イヤ板。
【請求項５】光を偏光する偏光板と、請求項１記載の
サファイヤ板と、を有し、前記サファイヤ板の少なくと
も１つの外形に対し、前記偏光板の１つの偏光軸とがな
す角度が±５度以内の偏光板付きサファイヤ板。
【請求項６】光源と、像を表示し、前記光源からの光を透過する液晶パネル
と、前記液晶パネルの少なくとも前あるいは後のいずれ
か一方に配置し、前記光源からの光を偏光する請求項２
乃至５のいずれかに記載の偏光板付きサファイヤ板と、
を有する液晶プロジェクタ装置。