JP2003337301A

JP2003337301A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JP2003337301A
Application number: JP2002145822A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 孝明田中; Motoyuki Okuo; 元幸奥尾; Takehiro Okada; 武博岡田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】湿度や温度の環境変化に対して、投写画像の
輝度むら、色むらを生じない投写型表示装置を提供する
ことを目的とする。【解決手段】光源３０と、入射側の偏光子３３と、液
晶ライトバルブ３５と、出射側の偏光子３６と、投写レ
ンズ７３と、吸放湿性の高い、低膜密度の反射防止膜４
１を形成した光学位相補償板３９とを備えて、投写型表
示装置を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はライトバルブ上に形
成される画像を照明光で照射し、投写レンズによりスク
リーン上に拡大投写する投写型表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】大画面の画像を得るために、映像信号に
応じた画像を形成する小型のライトバルブに、光源から
の光を照明し、投写レンズによりその光学像をスクリー
ン上に投写、拡大する投写型表示装置が用いられてい
る。ライトバルブには、アクティブマトリクス方式であ
って、偏光を利用して光を変調する透過型の液晶ライト
バルブが広く実用的に用いられている。液晶ライトバル
ブは、対向する２枚のガラス基板に、配向方向が９０度
ねじれたネマチック液晶を封入した液晶セルと、その両
側に透過軸が互いに直交するように配置した２枚の偏光
フィルムとから構成される。液晶層に電圧を印加しない
場合には、入射光側の偏光フィルムを透過した直線偏光
は液晶分子のねじれに沿って進み、偏光方向が９０度回
転し、出射光側偏光フィルムを透過する（白表示モー
ド）。一方、液晶セルにしきい値より十分高い電圧を印
加した場合には、入射光側の偏光フィルムを透過した直
線偏光は、液晶セル基板付近を除く、大部分の液晶分子
が電界方向に並んだホメオトロピック配向となり、偏光
方向が回転せず、出射光側の偏光フィルムで吸収される
（黒表示モード）。このようにして、印加電圧により液
晶のねじれ配向を変化させ、透過率を制御することによ
り画像を形成している。このような液晶ライトバルブを
用いた投写型表示装置は小型で、高輝度な大画面の画像
が得られるようになってきたが、投写画像の高画質化、
特に、高コントラスト化が要求されてきた。

【０００３】コントラスト比の低下要因としては、液晶
パネルへの光入射角依存性と液晶パネルの画素周辺部の
液晶配向乱れによる光漏れがある。画素周辺部の液晶配
向乱れは、液晶層の平坦化や画素遮光構造により改善さ
れる。液晶セルのネマチック液晶は光学的に正の一軸性
であり、光軸に対して斜めに入射した光は、その入射角
度に応じた一方向の屈折率が増加することによる複屈折
が生じる。このため、液晶セルに入射した直線偏光は複
屈折により位相差を生じて楕円偏光となり、一部出射光
側の偏光子を透過する。したがって、黒表示モードでの
光漏れとなり、コントラスト比が低下する。また、黒表
示モードでの液晶分子の配向は液晶セル基板面から厚み
方向に連続的に変化したハイブリッド配向となってお
り、液晶セルの法線方向から入射する光についても複屈
折を生じる。さらに、液晶パネルへの入射角が大きくな
る程、複屈折が非常に大きくなり、コントラスト比が大
幅に低下する。コントラスト比を向上させるため、その
複屈折による残留位相差を補償する光学位相補償フィル
ムが用いられる（例えば、特許願２０００−３２８６２
７）。

【０００４】光学位相補償フィルムは、入射側と出射側
の偏光フィルムの間に配置され、支持体である透明樹脂
フィルムの上に、光学位相補償用の液晶を配向させて構
成される。片面には粘着剤によりガラス基板と貼合させ
ている。ガラス基板側が透明樹脂フィルムであっても、
位相補償用液晶であってもよい。もう一方の面は空気と
の界面となるため、光損失を低減する反射防止膜が形成
される。反射防止膜は二酸化珪素、酸化チタンや酸化ジ
ルコニウムなどの物質を真空蒸着などにより形成され
る。一方、直視型の液晶表示素子の技術では、コントラ
ストの視野角特性の改善するための光学位相補償フィル
ムや、温度、湿度が変化しても、補償する位相差の変化
が小さい透明樹脂フィルムを用いた光学位相補償フィル
ムが開示されている（例えば、特許願２００１−１００
０３６）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光学位相補償フィルム
は、支持体である透明樹脂フィルム上に光学位相補償用
液晶を配向させて構成したものが用いられている。投写
型表示装置用の光学素子は、ランプ消灯時の雰囲気環境
での温度、湿度の環境下から、ランプ点灯時の高温、乾
燥環境下という、非常に環境変化が大きい状態で用いら
れる。このように環境変化が大きい場合、光学位相補償
フィルムの透明樹脂フィルムは、湿度や温度変化による
膨張、収縮で、部分的に複屈折の変化を生じ、位相ずれ
が生じる。このような位相ずれは、光学位相補償量が変
化するため、黒から低輝度階調の表示で部分的な光漏れ
を招き、投写画像に輝度むら、色むらを生じるという問
題があった。また、光学位相補償フィルムは、ランプ点
灯時には、一定の高温状態となるが、湿度に関しては、
透明樹脂フィルムよりも吸湿性が非常に低い反射防止膜
を形成しているため、光学位相補償板の吸放湿性が低
く、吸湿状態から乾燥状態まで非常に緩やかに変化する
状態となる。このため、湿度環境変化に対して、投写画
像に輝度むらや色むらを生じるという問題があった。ま
た、３つのライトバルブを用いた投写型表示装置では、
３原色光をスクリーン上で合成するため、各色光の投写
画像でむらの様相が異なると、大きな色むらを生じるこ
とになる。

【０００６】したがって、湿度、温度の変化が大きい環
境、特に、湿度変化の大きい環境下であっても、投写画
像の輝度むら、色むらを生じない光学位相補償板とその
光学位相補償板を用いた投写型表示装置が必要であっ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の投写型表示装置は、光源と、前記光
源からの光が照明され画像を形成する液晶ライトバルブ
と、前記液晶ライトバルブの入射側と出射側にそれぞれ
配置される偏光子と、前記入射側または出射側の偏光子
と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、前記液晶ラ
イトバルブの黒表示画像における液晶層の残留位相差を
補償する光学位相補償板と、前記液晶ライトバルブ上の
画像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを備え
たものであって、前記光学位相補償板は支持体となる透
明樹脂フィルムと、前記透明樹脂フィルム上に配向させ
た光学位相補償用液晶とを備え、前記光学位相補償板に
は吸放湿性の高い、低膜密度の反射防止膜を形成したも
のである。

【０００８】本発明の第２の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの光が照明され画像を形成する液晶ラ
イトバルブと、前記液晶ライトバルブの入射側と出射側
にそれぞれ配置される偏光子と、前記入射側または出射
側の偏光子と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、
前記液晶ライトバルブの黒表示画像における液晶層の残
留位相差を補償する光学位相補償板と、前記液晶ライト
バルブ上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レン
ズとを備えたものであって、前記光学位相補償板は支持
体となる透明樹脂フィルムと、前記透明樹脂フィルム上
に配向させた光学位相補償用液晶とを備え、前記光学位
相補償板には反射防止膜を形成し、前記光学位相補償板
の周辺部には吸湿防止の封止したものである。

【０００９】本発明の第３の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの光が照明され画像を形成する液晶ラ
イトバルブと、前記液晶ライトバルブの入射側と出射側
にそれぞれ配置される偏光子と、前記入射側または出射
側の偏光子と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、
前記液晶ライトバルブの黒表示画像における液晶層の残
留位相差を補償する光学位相補償板と、前記液晶ライト
バルブ上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レン
ズとを備えたものであって、前記光学位相補償板は支持
体となる透明樹脂フィルムと、前記透明樹脂フィルム上
に配向させた光学位相補償用液晶とを備え、前記光学位
相補償板には反射防止膜を形成しないものである。

【００１０】本発明の第４の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの光が照明され画像を形成する液晶ラ
イトバルブと、前記液晶ライトバルブの入射側と出射側
にそれぞれ配置される偏光子と、前記入射側または出射
側の偏光子と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、
前記液晶ライトバルブの黒表示画像における液晶層の残
留位相差を補償する光学位相補償板と、前記液晶ライト
バルブ上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レン
ズとを備えたものであって、前記光学位相補償板は支持
体となる透明樹脂フィルムと、前記透明樹脂フィルム上
に配向させた光学位相補償用液晶とを備え、前記光学位
相補償板はガラス基板で挟持された構造である。

【００１１】本発明の第５の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの光が照明され画像を形成する液晶ラ
イトバルブと、前記液晶ライトバルブの入射側と出射側
にそれぞれ配置される偏光子と、前記入射側または出射
側の偏光子と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、
前記液晶ライトバルブの黒表示画像における液晶層の残
留位相差を補償する光学位相補償板と、前記液晶ライト
バルブ上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レン
ズとを備えたものであって、前記光学位相補償板は支持
体となるガラス基板と、ガラス基板上に配向させた光学
位相補償用液晶とを備えたものである。

【００１２】本発明の第６の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの光が照明され画像を形成する液晶ラ
イトバルブと、前記液晶ライトバルブの入射側と出射側
にそれぞれ配置される偏光子と、前記入射側または出射
側の偏光子と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、
前記液晶ライトバルブの黒表示画像における液晶層の残
留位相差を補償する光学位相補償板と、前記液晶ライト
バルブ上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レン
ズとを備えたものであって、光学位相補償板は透明電極
を形成した一対のガラス基板に、光学位相補償用液晶を
配向させ、印加電圧により前記光学位相補償用液晶層の
複屈折を制御するようにした光学位相補償板とを備えた
ものである。

【００１３】本発明の第７の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの光を集光し被照明領域に照明する照
明光学手段と、前記光源からの白色光を青・緑・赤の３
原色光に分離する色分離光学手段と、前記色分離光学手
段からの光が照明され、映像信号に応じて画像を形成す
る３つの液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバルブの
入射側と出射側にそれぞれ配置される偏光子と、前記液
晶ライトバルブからの青・緑・赤の出射光を受け青・緑
・赤の色光を合成する色合成光学手段と、前記液晶ライ
トバルブ上の画像をスクリーン上に投写する投写レンズ
と、前記液晶ライトバルブの黒表示画像における前記液
晶層の残留位相差を補償する光学位相補償板とを備え、
前記光学位相補償板が第１乃至第６の本発明である光学
位相補償板から構成されるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例の投写型表示
装置について図面を参照しながら説明する。

【００１５】（発明の実施の形態１）図１は本発明にお
ける第１の投写型表示装置の構成を示したものである。
液晶ライトバルブは透過型の液晶ライトバルブで、偏光
子には特定の偏光成分を選択的に吸収する二色性の偏光
フィルムを用いている。

【００１６】３０は光源である放電ランプ、３１は放物
面鏡、３２はフィールドレンズ、３３はガラス基板３４
上に貼合される入射側偏光フィルム、３５は透過型の液
晶ライトバルブ、３６はガラス基板３７上に貼合される
出射側偏光フィルム、３８は投写レンズ、３９は光学位
相補償板である。光学位相補償板３９はガラス基板４０
に貼合される。光学位相補償板３９上には低膜密度の反
射防止膜４１が形成される。

【００１７】メタルハライドランプ、超高圧水銀ラン
プ、キセノンランプ等のランプ３０から放射される光は
放物面鏡３１により集光され、略平行光に変換される。
略平行光に変換された光は、フィールドレンズ３２、入
射側偏光フィルム３３、位相補償フィルム３９を透過し
て、液晶ライトバルブ３５に入射する。液晶ライトバル
ブ３５はアクティブマトリックス方式であって、映像信
号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の
偏光状態を変化させ、液晶ライトバルブ３５の両側に透
過軸を直交するように配置した入射側偏光フィルム３３
および出射側偏光フィルム３６とを組み合わせて光を変
調し、画像を形成する。出射側偏光フィルム３６を透過
した光は、投写レンズ３８によりスクリーン（図示せ
ず）上に拡大投写される。

【００１８】光学位相補償板３９の構成について説明す
る。図１の部分拡大図には、光学位相補償板３９、液晶
ライトバルブ３５を示している。光学位相補償板３９は
支持体となる厚みが約１００μｍの透明樹脂フィルムで
あるトリアセチルセルロース４２，４４の上に、光学的
に負の一軸性をもつ光学位相補償用液晶分子（ディスコ
ティック液晶）４６を配向角度が厚み方向に連続的に変
化するように配向させ、紫外線による光重合反応により
その配向状態を固定し、熱的に安定な液晶層４３，４５
を形成したものである。光学位相補償用液晶４３，４５
の厚みは約２μｍとなる。光学位相補償板３９は、黒表
示画像での液晶ライドバルブ３５の複屈折による残留位
相差を補償する。残留位相差は液晶ライトバルブ３５の
入射側の配向膜近傍と出射側の配向膜近傍の液晶分子で
のそれぞれでの複屈折により生じる。このため、光学位
相補償板３９として、それぞれに対応して、配向方向が
異なる２つの光学位相補償用液晶４３，４５を積層させ
て構成している。光学位相補償用液晶４３，４５の配向
角は略４度から略６８度まで厚み方向に連続的に変化
し、その平均的な配向角は略４０度で、平均的な位相差
は６０〜８０ｎｍ程度である。

【００１９】光学位相補償用液晶４３，４５の支持体と
しては、トリアセチルセルロースのほかポリスチレン、
ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどが
挙げられるが、これらの透明樹脂よりも、機械的強度が
高い、比較的温度、湿度変化に対しての寸法安定性が高
い、複屈折性が小さい、などの理由から主に、トリアセ
チルセルロースを用いている。空気側界面となるトリア
セチルセルロースである透明樹脂フィルム４２には、光
損失を低減するため、反射防止膜４１を形成している。

【００２０】光学位相補償板３９が空気と接している面
には、反射防止膜４１、厚み方向周辺部４７がある。反
射防止膜４１が、通常の真空蒸着やスパッタリングによ
り形成された膜の場合には、光学薄膜よりも樹脂フィル
ムの吸水率が高いため、ほとんど、厚み方向周辺部４７
から吸湿する。厚み方向周辺部４７からの吸水レベル
は、吸水面積が小さいため、ランプ消灯時の放置環境や
放置時間によって大幅に変化する。また、ランプ点灯後
には、光学位相補償板３９が高温となるため、ランプ点
灯時間とともに、徐々に厚み方向周辺部４７より、放湿
されることになる。このように、光学位相補償板３９の
吸放湿性が変化することにより、トリアセチルセルロー
スの部分的な複屈折が変化し、黒から低輝度階調表示で
の投写画像に輝度むらや色むらの変化を招くことにな
る。

【００２１】このため、反射防止膜４１は、通常成膜よ
りも吸放湿性が高くなるように低膜密度の反射防止膜を
形成している。低膜密度の反射防止膜は、蒸着装置のア
ルゴンガスやＳｉＯ２のガス量を多くするなどにより、
真空度を下げて形成できる。低膜密度で密着性が良好な
反射防止膜は、通常の成膜より、約５０〜６０倍の高い
吸放湿性が得られた。このため、光学位相補償板３９
は、厚み方向周辺部４７のみではなく、反射防止膜４１
面全体から吸放湿することになる。光学位相補償板３９
の吸湿レベルがランプ消灯時の放置環境や放置時間によ
って大幅に変化したとしても、ランプ点灯後には、直ち
に、放湿されることになる。ランプ点灯直後は、多少色
むらが変化するものの、黒から低輝度階調表示で輝度む
らや色むらは生じない。

【００２２】このように、光学位相補償板３９上に吸放
湿性の高い、低膜密度の反射防止膜４１を備えることに
より、湿度変化に対して、投写画像の輝度むらや色むら
を生じない投写型表示装置を構成することができる。

【００２３】また、光学位相補償板３９は、強力な光が
入射するため、高温となるが、光学位相補償板３９が一
定の温度以上にならないよう、通常、偏光フィルム３
３，３６や液晶ライトバルブ３５とともに冷却してい
る。したがって、光学位相補償板３９は一定の高温下の
環境で用いられることになり、温度に対しては、トリア
セチルセルロースの部分的な複屈折変化のほかに、光学
位相補償用液晶４３，４５とトリアセチルセルロースと
の粘着貼合時の残存応力による液晶配向乱れに起因する
輝度むらや色むらが生じる。この残存応力を開放するた
めに、光学位相補償板３９は約７０度で約４０〜７０時
間のアニール処理を行っている。このアニール処理によ
り、光学位相補償板３９は、高温環境下に対して、黒表
示での輝度むらや色むらを生じない投写型表示装置が構
成できる。

【００２４】光学位相補償板３９が貼合されるガラス基
板４０には、光学位相補償板３９の温度上昇を低下する
ため、熱伝導率の高いサファイアガラスを用いてもよ
い。この場合、温度変化に対する輝度むらや色むらがさ
らに改善される。

【００２５】光学位相補償板３９は、液晶ライトバルブ
と出射側の偏光フィルムの間に配置しているが、入射側
の偏光フィルムと液晶ライトバルブとの間に配置しても
よい。

【００２６】光学位相補償板は、入射側もしくは出射側
の偏光フィルムの支持基板に貼合一体化構成すれば、小
型化できる。

【００２７】（発明の実施の形態２）図２は本発明にお
ける第２の投写型表示装置の構成を示したものである。
液晶ライトバルブは透過型の液晶ライトバルブで、偏光
子には二色性の偏光フィルムを用いている。

【００２８】３０は放電ランプ、３１は放物面鏡、３２
はフィールドレンズ、３３はガラス基板３４上に貼合さ
れる入射側偏光フィルム、３５は透過型の液晶ライトバ
ルブ、３６はガラス基板３７上に貼合される出射側偏光
フィルム、３８は投写レンズ、５０は光学位相補償板で
あり、ガラス基板５１上に貼合される。以上は本発明第
１の実施の形態と同様である。図１と異なるのは、光学
位相補償板５０には、通常の膜密度の反射防止膜５２が
形成され、さらに厚み方向周辺部をシール５３を配して
いる点である。

【００２９】通常膜密度の反射防止膜５２と厚み方向周
辺部をシール材５３とにより、光学位相補償板５０の吸
湿が防止される。このため、湿度変化に対しても、黒か
ら低輝度階調表示での輝度むらや色むらを生じない。

【００３０】図１は、湿度変化に対する、黒表示での投
写画像の輝度むらや色むらを改善するため、吸放湿性を
高めた低膜密度の反射防止膜５２を形成した光学位相補
償板５０を示した。しかしながら、低膜密度の反射防止
膜５２は密着性が低下するため、反射防止膜５２が剥離
しやすい。本発明第２の実施の形態では、光学位相補償
板５０の吸湿性を防止する構成であり、反射防止膜の信
頼性も確保できる。

【００３１】以上のように、光学位相補償板５０の厚み
方向周辺部に吸湿防止シール材５３と、吸湿性のない反
射防止膜５２を備えることにより、湿度変化に対して、
黒から低輝度階調表示での輝度むらや色むらがなく、光
学位相補償板５０の信頼性の高い投写型表示装置を構成
することができる。

【００３２】（発明の実施の形態３）図３は本発明にお
ける第３の投写型表示装置の構成を示したものである。
液晶ライトバルブは透過型の液晶ライトバルブで、偏光
子には二色性の偏光フィルムを用いている。

【００３３】３０は放電ランプ、３１は放物面鏡、３２
はフィールドレンズ、３３はガラス基板３４上に貼合さ
れる入射側偏光フィルム、３５は透過型の液晶ライトバ
ルブ、３６はガラス基板３７上に貼合される出射側偏光
フィルム、３８は投写レンズであり、６０は光学位相補
償板であり、ガラス基板６１上に貼合される。以上は本
発明第１、第２の発明の実施形態と同様である。図１〜
図２と異なるのは、光学位相補償板６０には、反射防止
膜を形成しない点である。このように反射防止膜を形成
しないため、４％の光損失は生じるものの、図１と同様
に、光学位相補償板全体の吸放湿性が高くなる光学位相
補償板６０が構成できる。

【００３４】以上のように、湿度変化に対して、黒から
低輝度階調表示での輝度むらや色むらを生じない投写型
表示装置を構成することができる。また、光学位相補償
板には反射防止膜を形成しないため、低コストな投写型
表示装置が構成できる。

【００３５】（発明の実施の形態４）図４は本発明にお
ける第４の投写型表示装置の構成を示したものである。
液晶ライトバルブは透過型の液晶ライトバルブで、偏光
子には二色性の偏光フィルムを用いている。３０は放電
ランプ、３１は放物面鏡、３２はフィールドレンズ、３
３はガラス基板３４上に貼合される入射側偏光フィル
ム、３５は透過型の液晶ライトバルブ、３６はガラス基
板３７上に貼合される出射側偏光フィルム、３８は投写
レンズであり以上は本発明第１から第３の発明の実施形
態と同様である。図１〜図３と異なるのは、トリアセチ
ルセルロース４２，４４と光学位相補償用液晶４３，４
５から構成される光学位相補償板６２の両側をガラス基
板６３，６４で挟持し、厚み方向周辺部にシール材６５
を配している点である。

【００３６】光学位相補償板６２の両側にガラス基板６
３，６４を配置し、厚み方向周辺部をシール６５してい
るため、吸湿を防止できる。ガラス基板６３，６４の空
気界面には反射防止膜を形成している。ガラス基板への
反射防止膜形成は樹脂フィルムに形成する反射防止膜に
比べて、密着性も高く、反射率も低い。

【００３７】以上のように、光学位相補償板６２をガラ
ス基板６３，６４で挟持する構成としているため、吸湿
防止ができ、湿度変化に対して黒から低輝度階調表示で
の輝度むらや色むらがなく、信頼性および光利用効率が
高い投写型表示装置を構成することができる。

【００３８】（発明の実施の形態５）図５は本発明にお
ける第５の投写型表示装置の構成を示したものである。
液晶ライトバルブは透過型の液晶ライトバルブで、偏光
子には二色性の偏光フィルムを用いている。３０は放電
ランプ、３１は放物面鏡、３２はフィールドレンズ、３
３はガラス基板３４上に貼合される入射側偏光フィル
ム、３５は透過型の液晶ライトバルブ、３６はガラス基
板３７上に貼合される出射側偏光フィルム、３８は投写
レンズであり、以上は本発明第１〜第４の発明の実施形
態と同様である。図１〜図４と異なるのは、光学位相補
償板７０は支持体としてガラス基板７２，７４を用い、
ガラス基板上７２，７４に、それぞれ光学位相補償用液
晶７３，７５を配向形成している点である。

【００３９】ガラス基板７２，７４は厚み０．５〜１．
１ｍｍである。光学位相補償液晶７３，７５はガラス基
板７２，７４上にそれぞれ配向され、重合反応により固
定される。光学位相補償液晶７３，７５の片側はガラス
基板７２，７４に貼合される。光学位相補償用液晶を形
成する支持体としての透明樹脂フィルムは、０．１ｍｍ
程度と薄く、比較的安価である。また、入射側または出
射側偏光フィルムや偏光フィルムを貼合するガラス板な
どに、粘着剤を介して貼合できる。このため、投写型表
示装置の小型化、低コスト化などに有効である。しかし
ながら、透明樹脂フィルムは湿度や温度変化に対して部
分的に複屈折を生じ、黒から低輝度階調表示での輝度む
らや色むらを生じるという問題を抱える。ガラス基板に
光学補償用液晶を配向しているため、透明樹脂フィルム
に起因する輝度むらや色むらの問題が解決される。

【００４０】このように、光学位相補償板７０が光学位
相補償用液晶７３，７５をガラス基板７２，７４上に配
向させ、固定させた構成としているため、吸湿防止がで
き、湿度変化に対して黒から低輝度階調表示での輝度む
らや色むらがなく、信頼性および光利用効率が高い投写
型表示装置を構成することができる。

【００４１】（発明の実施の形態６）図６は本発明にお
ける第６の投写型表示装置の構成を示したものである。
液晶ライトバルブは透過型の液晶ライトバルブで、偏光
子には二色性の偏光フィルムを用いている。３０は放電
ランプ、３１は放物面鏡、３２はフィールドレンズ、３
３はガラス基板３４上に貼合される入射側偏光フィル
ム、３５は透過型の液晶ライトバルブ、３６はガラス基
板３７上に貼合される出射側偏光フィルム、３８は投写
レンズであり、以上は本発明第１から第５の発明の実施
形態と同様である。図１〜図６と異なるのは、光学位相
補償板８０は透明電極８３，８４を形成した一対のガラ
ス基板８１，８２に光学位相補償用液晶８６を配向させ
ている点である。

【００４２】光学補償用液晶８０は光重合による固定は
せず、透明電極８３，８４への印加電圧の制御により、
光学位相補償用液晶８６の状態を変化させて、画像形成
用液晶の残留位相差を補償する。ガラス基板８１側配向
膜近傍の液晶と、ガラス基板８２側近傍配向膜の液晶と
で、それぞれ液晶ライトバルブ３５の入射側近傍と出射
側近傍の液晶の残留位相差を補償するようにしている。
このため、透明樹脂フィルムに起因する湿度や温度変化
に対する輝度むらや色むらの問題が解決される。

【００４３】光学位相補償用液晶８６を紫外線による光
重合反応で架橋を形成し固定する場合、強力な光、特
に、強力な紫外線が入射すると、架橋がくずれ、光学補
償用液晶の配向乱れを生じる。この場合には、補償に必
要な光学位相差が得られず、輝度むらや色むらを招く。
しかしながら、図６に示す光学位相補償板８０は電気的
な制御により、光学位相補償用液晶８６の複屈折を制御
するため、強力な光が入射しても、配向乱れを生じるこ
となく、光学補償できる。

【００４４】このように、光学位相補償板８０が光学位
相補償用液晶８６をガラス基板に配向させ、電気的に光
学位相補償用液晶８６の複屈折を制御する構成としてい
るため、吸湿防止ができ、湿度変化に対して黒から低輝
度階調表示での輝度むらや色むらがなく、さらには、耐
光性に優れた投写型表示装置を構成することができる。

【００４５】（発明の実施の形態７）図７は本発明にお
ける第６の投写型表示装置の構成を示したものである。
液晶ライトバルブとして、透過型の液晶ライトバルを３
枚用い、偏光子には二色性の偏光フィルムを用いてい
る。１００は光源である放電ランプ、１０１は放物面
鏡、１０２は第１のレンズアレイ板、１０３は第２のレ
ンズアレイ板、１０４は集光レンズ、１０５は光路を折
り曲げるための反射ミラー、１０６は照明光学手段であ
る。１０７は赤透過のダイクロイックミラー、１０８は
緑反射のダイクロイックミラー、１０９は１０７、１０
８のダイクロイックミラーから構成される色分離光学手
段である。１１０、１１１，１１２は反射ミラー、１１
３、１１４はリレーレンズ、１１５，１１６，１１７は
フィールドレンズ、１１８，１１９，１２０は入射側偏
光フィルム、１２１，１２２，１２３は支持ガラス基
板、１２４，１２５，１２６は液晶ライトバルブ、１２
７、１２８、１２９は光学位相補償板、１３３，１３
４，１３５は出射側偏光フィルム、１３０，１３１，１
３２は支持ガラス基板、１３８は赤反射のダイクロイッ
クミラー１３６と青反射のダイクロイックミラー１３７
から構成される色合成光学手段であるダイクロイックプ
リズム、１３９は投写レンズである。

【００４６】メタルハライドランプ、超高圧水銀ラン
プ、キセノンランプ等のランプ１００から放射される光
は放物面鏡１０１により集光され、略平行光に変換され
る。略平行光に変換された光は、複数のレンズ素子から
構成される第１のレンズアレイ板１０２に入射する。第
１のレンズアレイ板１０２に入射した光束は多数の光束
に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズ
から構成される第２のレンズアレイ板１０３に収束す
る。第１のレンズアレイ板１０２のレンズ素子の焦点距
離は、第１のレンズアレイ板１０２と第２のレンズアレ
イ板１０３の距離としている。第１のレンズアレイ板１
０２のレンズ素子は液晶ライトバルブと相似形の開口形
状である。第２のレンズアレイ板１０３のレンズ素子は
第１のレンズアレイ板１０２と液晶ライトバルブ１２４
とが略共役関係となるように焦点距離を決めている。第
２のレンズアレイ板１０３から出射した光は集光レンズ
１０４に入射する。集光レンズ１０４は第２のレンズア
レイ板１０３の各レンズ素子からの出射した光を液晶ラ
イトバルブ１２４，１２５，１２６上に重畳照明するた
めのレンズである。

【００４７】照明光学手段１０６から出射した光は、色
分離光学手段１０９に入射する。色分離光学手段１０９
に入射した光は、赤透過のダイクロイックミラー１０
７、緑反射のダイクロイックミラー１０８により青・緑
・赤の色光に分離される。緑の色光はフィールドレンズ
１１５、支持ガラス基板１２１、入射側偏光フィルム１
１８、を透過して、液晶ライトバルブ１２４に入射す
る。赤の色光は反射ミラー１１０で反射した後、フィー
ルドレンズ１１６、支持ガラス基板１２２、入射側偏光
フィルム１１９を透過して液晶ライトバルブ１２５に入
射する。青の色光はリレーレンズ１１３、１１４や反射
ミラー１１１，１１２を透過屈折および反射して、フィ
ールドレンズ１１７、支持ガラス基板１２３、入射側偏
光フィルム１２０を透過して、液晶ライトバルブ１２６
に入射する。３枚の液晶ライトバルブ１２４、１２５、
１２６はアクティブマトリックス方式であって、映像信
号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の
偏光状態を変化させ、それぞれの液晶ライトバルブ１２
４，１２５，１２６の両側に透過軸を直交するように配
置したそれぞれの入射側偏光フィルム１１８，１１９，
１２０および出射側偏光フィルム１３３，１３４，１３
５とを組み合わせて光を変調し、それぞれ緑・赤・青の
画像を形成する。液晶ライトバルブ１２４、１２５、１
２６を出射した光は、それぞれ光学位相補償板１２７、
１２８、１２９、出射側偏光フィルム１３３，１３４，
１３５を透過し、色合成光学手段であるダイクロイック
プリズム１３８により赤・青の各色光がそれぞれ赤反射
のダイクロイックミラー１３６、青反射のダイクロイッ
クミラー１３７によって反射し、緑の色光と合成され、
投写レンズ１３９によりスクリーン（図示せず）上に拡
大投写される。このような投写型表示装置は、光源から
の自然光を効率よく、均一に液晶ライトバルブに照明す
る照明光学手段と、３枚の液晶ライトバルブを用いてい
るため、明るく、解像度の高い投写画像を得ることがで
きる。

【００４８】光学位相補償板１２７、１２８、１２９
は、それぞれ出射側偏光フィルム１３３，１３４，１３
５の支持ガラス基板１３０，１３１，１３２に貼合して
いる。光学位相補償板は、液晶ライトバルブと出射側の
偏光フィルムの間に配置しているが、入射側の偏光フィ
ルムと液晶ライトバルブとの間に配置してもよい。

【００４９】入射側または出射側偏光フィルムと液晶ラ
イトバルブの間に、黒表示での液晶層の複屈折による残
留位相差を補償する光学位相補償板を配置することによ
り、黒表示でのむらのない、高コントラストな投写画像
を実現できる。さらに、３枚の液晶パネルを用いて投写
型表示装置を構成するため、したがって、明るく、均一
で、高解像度、高コントラストな投写型表示装置が実現
できる。

【００５０】光学位相補償板には、本発明の第１から第
６に示すいずれかの光学位相補償板を用いている。この
ため、湿度や温度変化に対して、黒表示から低輝度階調
表示における輝度むらや色むら様相が変化しない投写型
表示装置を実現できるという非常に大きな効果がある。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、吸放湿性
が高い反射防止膜を形成、もしくは、吸放湿性を防止し
た光学位相補償板を備えことにより、湿度や温度変化に
対しても、黒表示から低輝度階調表示における輝度む
ら、色むらを生じない投写画像を実現するという非常に
大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図２】本発明の第２の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図３】本発明の第３の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図４】本発明の第４の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図５】本発明の第５の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図６】本発明の第６の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図７】本発明の第７の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【符号の説明】

３０、１００ランプ３１、１０１放物面鏡３２、１１５、１１６、１１７フィールドレンズ３３、１１８、１１９、１２０入射側偏光フィルム３４、３７、４０、５１、６１、６３、６４、７１、７
２、７４、８１、８２、１２１、１２２、１２３、１３
０、１３１、１３２ガラス基板３５、１２４、１２５、１２６液晶ライトバルブ３６、１３３、１３４、１３５出射側偏光フィルム３８、１３９投写レンズ３９、５０、６０、６２、７０、８０光学位相補償板４１、５２反射防止膜４２、４４透明樹脂フィルム、４３、４５、７３、７５、８６光学位相補償用液晶４６、７６、８５光学位相補償用液晶分子４７光学位相補償板厚み方向周辺部５３、６５シール材８３、８４透明電極、１０２第１のレンズアレイ板１０３第２のレンズアレイ板１０４集光レンズ１０５、１１０、１１１、１１２反射ミラー１０６照明光学手段１０７赤透過のダイクロイックミラー１０８緑反射のダイクロイックミラー１０９色分離光学手段１１３、１１４リレーレンズ１３６赤反射のダイクロイックミラー１３７青反射のダイクロイックミラー１３８ダイクロイックプリズム

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０３Ｂ 21/00 ＥＨ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｋ (72)発明者岡田武博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA19 EA20 GA02 HA04 HA06 JA05 MA02 MA04 MA16 MA18 2H091 FA08X FA11 FA37 FB02 FB07 FC29 FC30 FD10 FD12 FD22 LA03 LA04 LA06 LA11 LA12 LA13 LA17 LA18 MA07 2H099 AA12 BA09 CA11 2K103 AA01 AA05 AB05 AB06 BB02 BC11 BC16 CA18 CA75 CA76 CA78 5C058 BA06 DA01 DA06 EA01 EA02 EA11 EA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源からの光が照明され画
像を形成する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバル
ブの入射側と出射側にそれぞれ配置される偏光子と、前
記入射側または出射側の偏光子と前記液晶ライトバルブ
との間に配置され、前記液晶ライトバルブの黒表示画像
における液晶層の残留位相差を補償する光学位相補償板
と、前記液晶ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを備えた投写型表示装置であっ
て、前記光学位相補償板は支持体となる透明樹脂フィル
ムと、前記透明樹脂フィルム上に配向させた光学位相補
償用液晶とを備え、前記光学位相補償板には吸放湿性の
高い、低膜密度の反射防止膜を形成した投写型表示装
置。
【請求項２】光源と、前記光源からの光が照明され画
像を形成する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバル
ブの入射側と出射側にそれぞれ配置される偏光子と、前
記入射側または出射側の偏光子と前記液晶ライトバルブ
との間に配置され、前記液晶ライトバルブの黒表示画像
における液晶層の残留位相差を補償する光学位相補償板
と、前記液晶ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを備えた投写型表示装置であっ
て、前記光学位相補償板は支持体となる透明樹脂フィル
ムと、前記透明樹脂フィルム上に配向させた光学位相補
償用液晶とを備え、前記光学位相補償板には反射防止膜
を形成し、前記光学位相補償板の周辺部には吸湿防止の
封止をした投写型表示装置。
【請求項３】光源と、前記光源からの光が照明され画
像を形成する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバル
ブの入射側と出射側にそれぞれ配置される偏光子と、前
記入射側または出射側の偏光子と前記液晶ライトバルブ
との間に配置され、前記液晶ライトバルブの黒表示画像
における液晶層の残留位相差を補償する光学位相補償板
と、前記液晶ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを備えた投写型表示装置であっ
て、前記光学位相補償板は支持体となる透明樹脂フィル
ムと、前記透明樹脂フィルム上に配向させた光学位相補
償用液晶とを備え、前記光学位相補償板には反射防止膜
を形成しない投写型表示装置。
【請求項４】光源と、前記光源からの光が照明され画
像を形成する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバル
ブの入射側と出射側にそれぞれ配置される偏光子と、前
記入射側または出射側の偏光子と前記液晶ライトバルブ
との間に配置され、前記液晶ライトバルブの黒表示画像
における液晶層の残留位相差を補償する光学位相補償板
と、前記液晶ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを備えた投写型表示装置であっ
て、前記光学位相補償板は支持体となる透明樹脂フィル
ムと、前記透明樹脂フィルム上に配向させた光学位相補
償用液晶とを備え、前記光学位相補償板はガラス基板で
挟持された構造である投写型表示装置。
【請求項５】前記透明樹脂フィルムがトリアセチルセ
ルロースである請求項１乃至４記載の投写型表示装置。
【請求項６】光源と、前記光源からの光が照明され画
像を形成する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバル
ブの入射側と出射側にそれぞれ配置される偏光子と、前
記入射側または出射側の偏光子と前記液晶ライトバルブ
との間に配置され、前記液晶ライトバルブの黒表示画像
における液晶層の残留位相差を補償する光学位相補償板
と、前記液晶ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを備えた投写型表示装置であっ
て、前記光学位相補償板は支持体となるガラス基板と、
ガラス基板上に配向させた光学位相補償用液晶とを備え
た投写型表示装置。
【請求項７】光学位相補償板は光学位相補償用液晶を
ガラス基板で挟持した構成である請求項６記載の投写型
表示装置。
【請求項８】光源と、前記光源からの光が照明され画
像を形成する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバル
ブの入射側と出射側にそれぞれ配置される偏光子と、前
記入射側または出射側の偏光子と前記液晶ライトバルブ
との間に配置され、前記液晶ライトバルブの黒表示画像
における液晶層の残留位相差を補償する光学位相補償板
と、前記液晶ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを備えた投写型表示装置であっ
て、光学位相補償板は透明電極を形成した一対のガラス
基板に、光学位相補償用液晶を配向させ、印加電圧によ
り前記光学位相補償用液晶層の複屈折を制御するように
した光学位相補償板とを備えた投写型表示装置。
【請求項９】光学位相補償板は黒表示画像における液
晶ライトバルブの液晶層の入射側配向膜近傍液晶と出射
側配向膜近傍液晶の残留位相を補償する液晶である請求
項１乃至４、６、８記載の投写型表示装置。
【請求項１０】光学位相補償用液晶は負の一軸性の化
合物であって、液晶ライトバルブの液晶層の液晶分子に
合わせて厚み方向で配向角度を連続的に変化させたハイ
ブリッド配向を有するディスコティック液晶から構成さ
れる請求項１乃至４、６、８記載の投写型表示装置。
【請求項１１】光源と、前記光源からの光を集光し被
照明領域に照明する照明光学手段と、前記光源からの白
色光を青・緑・赤の３原色光に分離する色分離光学手段
と、前記色分離光学手段からの光が照明され、映像信号
に応じて画像を形成する３つの液晶ライトバルブと、前
記液晶ライトバルブの入射側と出射側にそれぞれ配置さ
れる偏光子と、前記液晶ライトバルブからの青・緑・赤
の出射光を受け青・緑・赤の色光を合成する色合成光学
手段と、前記液晶ライトバルブ上の画像をスクリーン上
に投写する投写レンズと、前記液晶ライトバルブの黒表
示画像における前記液晶層の残留位相差を補償する光学
位相補償板とを備え、前記光学位相補償板が請求項１乃
至４、６、８記載の投写型表示装置。
【請求項１２】光学位相補償板は入射側または出射側
の偏光子を貼合した支持基板に貼合された請求項１乃至
４、６、８、１１記載の投写型表示装置。