JP2005107364A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】黒の色むらの少ないコントラストの良い液晶プロジェクタを提供する。
【解決手段】少なくとも１つの液晶パネル24,25,26を有し、前記少なくとも１つの液晶パネル24,25,26を介した光を用いて画像を表示する画像表示装置であって、前記少なくとも１つの液晶パネル24,25,26の光入射側及び／又は光出射側に、偏光板21,22,23及び光学補償フィルムが貼り付けられた透明基板を有しており、該偏光板が前記少なくとも１つの液晶パネル24,25,26に対して実質的に垂直な回転軸に関して回転可能である。
【選択図】 図３

Description

本発明は映像をスクリーン等に拡大投影する液晶プロジェクタ、特に液晶のコントラストの角度特性を改善する光学補償フィルムを備えた液晶プロジェクタに関する。

液晶プロジェクタの光学系において、光源から出射された白色光を波長選択性のある誘電体膜によって赤、緑、青の三色に分解し、単色用の液晶素子を３枚用いそれぞれの液晶素子を透過させた光をさらに誘電体膜によって合成しカラー画像を作り出し、投射レンズによってスクリーン等に拡大投影する３板式の液晶プロジェクタが知られている。

液晶プロジェクタでは一般的にコントラストを上げるために液晶パネルの入射側と出射側に偏光板を配置したクロスニコル光学系となっている。偏光板同士の間には極力光学部品を配置せず、光学系の複屈折によるコントラストの低下が起こらないような構成となっている。また、コントラストを最大にするように偏光板を調整する回転機構を備えていることがある。

最近では液晶分子の配向状態に起因するコントラスト低下を補正する光学補償フィルム（ＷＶフィルム）が開発され、さらにコントラストを上げる試みがなされている。ＷＶフィルムは、ＴＮ液晶の視野角特性を改善するハイブリット配向ディスコティック液晶フィルムである。図１２に示すように負の複屈折を持ったディスコティック構造単位の円盤面は透明支持基板とのなす角度が厚さ方向（光軸方向）において変化するように配向されており、プレチルト配向を考慮しつつＴＮ液晶が持つ正の複屈折及び、角度特性をキャンセルすることができる。詳細は特許文献１に開示されている。

特許文献２では図１３に示すようにＷＶフィルムは透明基板に貼り付けられ単独で液晶パネル付近に挿入されている例が紹介されている。これによりコントラスト値が１０００：１に近いポータブル液晶プロジェクタが開発されてきている。
特開平０８−００５０２６号公報 特開２０００−３５２６１５号公報

しかしながら、液晶プロジェクタにおいては、照明光学系における照度ムラ及び複屈折による偏光照度ムラが画面上に投影されてしまい問題となっている。

これらの原因としては偏光板の性能を表す偏光度が照射面において分布していることや、液晶プロジェクタから発生する熱によって基板における熱応力分布が生じることが挙げられる。また、液晶パネルの視野角特性によるコントラスト低下及び液晶のセルギャップなどに起因する偏光ムラの発生等が量産における問題としてあげられる。

このように液晶パネルの視野角特性はパネルによってばらつくことが多い。従ってこのばらつきに対応した調整を行う必要がある。

一方、液晶の視野角特性によるコントラスト劣化を補償するＷＶフィルムは液晶面に対しては一様な分布を持つように構成されており、液晶素子の面でのむらを完全に補償するものではない。つまり、入射する偏光板によって作られる直線偏光の角度にずれがあることによって、表示画面に色むらが起きる。特に黒表示において黒が色づいて見える黒の色むらを発生する。つまり、偏光板の貼りつけ公差によってコントラストだけでなく、黒の色ムラも変化する。

このような液晶プロジェクタにおいて発生する黒色ムラの調整を適切に行い、コントラストの良い、黒の照度ムラ及び色ムラの少ない液晶プロジェクタを提供することを例示的目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、少なくとも１つの画像表示素子を有し、前記少なくとも１つの画像表示素子を介した光を用いて画像を表示する画像表示装置であって、前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射側及び／又は光出射側に、偏光板を有しており、該偏光板が前記少なくとも１つの画像表示素子に対して実質的に垂直な回転軸に関して回転可能であることを特徴としている。

ここで、前記回転軸が前記少なくとも１つの画像表示素子の中心を通っていることが好ましい。

ここで、前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射側及び／又は光出射側に複屈折性を有する光学補償フィルムを有していると尚良い。

ここで、前記光学補償フィルムの厚さ方向の異なる２点において、前記光学補償フィルムの光学軸と前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射面との角度が互いに異なるように構成するのが好ましい。さらに、前記光学補償フィルムの厚さ方向の異なる２点において、前記光学補償フィルムの屈折率を示す屈折率楕円体の主軸と前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射面との角度が互いに異なるように構成すると尚良い。

また、前記光学補償フィルム及び前記偏光板が同一の透明基板に貼り付けられていることが好ましい。また、前記光学補償フィルムと前記偏光板とを一体的に回転させる機構を有することが好ましい。

また、本発明の画像表示装置は、少なくとも１つの画像表示素子と、該少なくとも１つの画像表示素子からの光を被投射面に投射する投射光学系とを有する画像表示装置であって、回転可能な偏光板を有しており、前記投射光学系により投射された画像を撮影する撮像手段及び該画像を表示するモニタ手段により該モニタ手段に映し出された該投影画像を用いて該偏光板を回転調整することを特徴としている。

ここで、黒投影画像における照度ムラおよび色ムラを最小にするように前記回転調整を行ったり、黒投影画像における画面中心に対する周辺の照度変化を均一にするように前記回転調整を行ったり、黒投影画像における画面上の色度の変化を最小にするように前記回転調整を行ったりすると尚良い。

上述のように液晶プロジェクタを構成することにより、黒の色むらの少ないコントラストの良い液晶プロジェクタを提供することが可能となる。

上述のように、黒の色ムラを発生する要因は様々であって、その色ムラの出方、出る量等も量産時にはパネルごとによって異なるため、これを調整する機能が必要不可欠である。この調整を偏光板の回転によって行う。特に偏光板の偏光度を優先して向上することによってコントラストは上がるため、色ムラを緩和させる調整をおこなってもコントラスト値自体が極端に低下することは無い。

さらにＷＶフィルムを用いることによって液晶パネルの視野角特性による黒の色むらが緩和されるため、偏光板による調整はより容易となる。さらにこのような手段を取ることにより黒の照度が減少し、肉眼ではムラ調整が困難となるため投影した画像をＣＣＤカメラで撮影し、撮影した画像をリアルタイムで確認しながら偏光板等を回転調整する。これによりコントラストの良い液晶プロジェクタを提供することが可能である。

このような液晶プロジェクタにおいて発生する黒色ムラの調整方法について詳細に以下に述べる。これにより、コントラストの良い黒の照度ムラ及び色ムラの少ない液晶プロジェクタを提供することができる。

第１の実施例の投射型表示装置の上面図を図１に示す。１は光源であり、例えば高輝度超高圧ランプ、メタルハライドランプ等を含む。ランプを出た光はリフレクタ２により反射し、碁盤の目状に配置されたレンズ群の集まりである第一フライアイレンズ３に入力され、全反射ミラー５により反射された光はさらに第２フライアイレンズ４により集光された各光束は偏光変換素子４に入射し、偏光方向がそろえられた光は、コンデンサレンズ７により集光され次に青周波数帯域を反射するダイクロイックミラー８に導かれる。

ダイクロイックミラー（青反射ダイクロ）８で反射された青色光は、光路長を短くする効果のある凹レンズ１０を透過した後、反射ミラー１１により反射させられ、フィールドレンズ２０及び入射側偏光板２３を透過し青色パネル２６に到達する。

青反射ダイクロ８を透過した光は緑周波数帯域を反射するダイクロイックミラー（緑反射ダイクロ）１２によって緑光と赤光に分離される。反射された緑色光はフィールドレンズ１９及び入射側偏光板２２を透過し青色パネル２５に到達する。

ダイクロイックミラー１２を透過した赤色光は赤透過ダイクロイックフィルタによって不要な光を除去され、フィールドレンズ１４、１８、リレーレンズ１６、全反射ミラー１５、１６によって赤入射偏光板１８を透過し、液晶パネルに到達する。

液晶パネルに到達した３色の光は液晶パネル２４、２５、２６にて画像信号に対応した光強度に変調された後、透過後、出射側偏光板２７、２８、２９を透過し、ダイクロイック膜を蒸着したクロスダイクロイックプリズム（色合成プリズム）３０で色合成される（色合成は、クロスダイクロイックプリズム３０のように、ダイクロイック層が色合成プリズム内で交差するような構成でなく、色合成プリズム内でダイクロイック層が交差しないような色合成プリズムを用いても構わない）。さらにプリズム２９を出射した光は投射レンズ３１（投射光学系はレンズのみに構成されるものに限らず、ミラー等を含んでいても構わないし、ミラーのみで構成されていても構わない）によってスクリーン上に拡大投影される。

図２において、一般的には液晶パネル２４、２５、２６は入射側偏光板２１、２２、２３及び出射側２７、２８、２９に挟まれて配置されている。入射側偏光板２１、２２、２３及び出射側２７、２８、２９は実際にはヨウ素もしくは色素が配向されたポリビニルアルコール層がＴＡＣ（トリアセチルセルロースＴｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）層と呼ばれる光学フィルムに挟まれており、そのままでは機械的強度が充分でないため、ガラスやプラスチック等の透明基板に貼り付けられる。ここで、透明基板は図２、５、８、９、１０に示すような平凸形状をしたレンズや色合成プリズム３０に貼り付けても良く、例えば図３の下図に示すようにレンズに入射側偏光板２１、２２、２３を貼り付ければ、筐体に収まったレンズ１８、１９、２０を照明光学系の光軸を中心に回転する機構を持たせることによって、偏光板を回転させて、偏光板の偏光軸の方向を調整することができる。

一般的に液晶パネル２４、２５、２６がＴＮ（ツイストネマティック）型の液晶であって、黒表示を行う場合には液晶内で直線偏光はパネル内で偏光方向を９０度回転させられた上で通過する（勿論偏光方向が変化しないまま通過する構成であっても構わない）。このような、偏光方向を回転されずに光が液晶層を透過した時に白投影されるノーマリーホワイト状態にするには、あらかじめ入射側偏光板２１、２２、２３及び出射側２７、２８、２９の透過光軸は直交クロスニコル状態に設定される。

光源からの光を導いて、液晶パネル２４、２５、２６を照明する照明光学系は、液晶パネルに対して略テレセントリックとなっており（液晶パネルの各位置に入射する光の主光線が実質的に液晶パネルに対して垂直に入射する状態）、理想的な状態では照明光学系におけるインテグレータレンズによる周辺光量落ちと投射レンズにおける周辺光量落ちによって投影画像中心部に対して周辺部が光量落ちする。

一方、液晶パネル２４、２５、２６は視野角特性がある。ＴＮ液晶のプレチルト配向及び液晶自体が１軸性結晶であることが原因である。液晶への斜入射光によって入射された直線偏光は楕円偏光となり、黒表示時の光洩れが発生し、結果コントラストが低下する。よって照明系のＦナンバーが小さく明るい光学系においては主光線束に対する入射角度３２が大きくなるため影響が大きくなりコントラストが低下する。

また、セルギャップの面内の不均一性や配向ムラ、さらには偏光板ＴＡＣ層の熱吸収による熱応力による複屈折等で黒表示時の色むらを生じてしまう。一般に複屈折は素子の厚みに正比例するため、液晶パネルのセルギャップが変わると複屈折の大きさも変化し、セルギャップが液晶パネルにおいて部分的に異なると黒画像投影においても画面上の部分的な光洩れの原因となる。

また、液晶パネルの配向が部分的に９０度より大きかったり、小さかったりする事によっても部分的な光洩れの原因となる。これらの光もれはいずれも偏光板を回転することにより、強度が大きくなったり、小さくなったりする。

さらに図１において合成光学系であるプリズム３０によって液晶パネルで作り出した緑の画像と赤の画像に対して青の画像は左右反転しているため、ムラの出る方向も反転する傾向がある。これは各色間の照度バランスで見た場合、照度差が小さくなればなるほど色ムラとして認識される。つまり、照度の大きい緑黒色と青黒色が左右反転することによって、ムラが左右対称でない場合、画面上に顕著にそのムラが発生する。

ここでは、コントラストを最大とするために入射側の偏光板を回転する方法を採っている。図３に示すように基板１８、１９、２０に貼り付けられた偏光板２１、２２、２３を基板１８、１９、２０ごと光軸に沿って回転させる。しかしながらコントラストを最大にするように偏光板を調整しても、前述したような緑黒と青黒の左右差を考慮しないと黒の色むらを逆に増加させてしまうことがある。よって、投影した画面上でムラを最小となるような調整が必要である。よって暗室中で黒表示を行い、赤、青、緑の光路にそれぞれ設けられた偏光板を図３に示すように回転調整する。

まず、赤光路と青光路の光を遮断し、画面上に投影されないようにし、液晶を黒表示とすることにより単色の黒である緑黒を表示し画面上で左右差の少なくなるような照度バランスに調整する。さらに今度は緑色の光路を遮断し、青光路を黒表示で投影し、青黒においてそれぞれの色において左右差の少なくなるような照度バランスに調整する。次に赤光路に関しても同様に行い、最終的に全色の黒を投影し、黒の色むらが生じないように再度微調整を行う。このとき、偏光板には偏光度の高いものを使用することが有効である。元々のコントラストを高くしておくことによってムラを優先して調整した場合でも、コントラストの減少値が少なくて済むからである。

図４は入射側偏光液晶プロジェクタの偏光板の回転角度と照度の関係を表している。３３’は従来の偏光板回転角度と黒の照度との関係、３３は本実施例における偏光板回転角度と黒の照度との関係を表している。

ここで、クロスニコル状態は一般的にｓｉｎ（サイン）の２乗の曲線で表される。偏光板の偏光度が高くなるに従ってコントラストは増加する。これにより黒の照度も下がり、偏光板の回転調整量に対する照度の変化が大きくなる。照度が低くなること調整の敏感度が高くなってしまうが、３３は３３´と比較して、偏光板の回転調整領域３４においてはコントラストを高くすることができているため、３３´の値に比べると黒の照度をかなり下げることができているのが分かる。このため、ムラを減少させるように偏光板を調整した場合でもコントラスト値の悪化を最小にすることが可能となる。

実施例２の投射型表示装置の概略図を図５に示す。ここでは、液晶パネルの出射側に透明基板を配置し、ＴＮ液晶素子の視野角特性に起因するコントラストむらを補正する光学補償フィルム（ＷＶフィルム）を透明基板に貼り付けている。勿論、光学補償フィルムは、液晶パネルの入射側に配置しても構わないし、液晶パネルの入射側及び出射側に配置しても構わない。

ＷＶフィルム（光学補償フィルム）は、液晶分子の配向状態に起因するコントラスト低下を補正する機能を有しており、コントラストを上げることが可能となる。ＷＶフィルムは、ＴＮ液晶の視野角特性を改善するハイブリット配向ディスコティック液晶フィルムである。図１２に示すように負の複屈折を持ったディスコティック構造単位の円盤面は透明支持基板とのなす角度が厚さ方向（光軸方向）において変化するように配向されており、プレチルト配向を考慮しつつＴＮ液晶が持つ正の複屈折及び、角度特性をキャンセルすることができる。

一般にＷＶフィルムは液晶パネルの入射側及び出射側のそれぞれ１枚ずつがあり、それらを透明基板の両側に貼り付けパネル付近に挿入するのが一般的であるが、それに限らず、入射側にのみＷＶフィルムを配置しても構わないし、出射側にのみＷＶフィルムを配置しても構わない。また、反射型の液晶パネルを用いる場合には、青、赤、緑それぞれの色光に分離された光路上にＷＶフィルムを配置するのが好ましい。特に、各色の反射型の液晶パネルとその液晶パネルに最も近い偏光ビームスプリッターとの間に配置するのが良い。従って、液晶パネルに最も近い偏光ビームスプリッターとの間に配置されたλ／４板と反射型液晶パネルとの間か、もしくはそのλ／４板と偏光ビームスプリッターとの間にＷＶフィルムを配置するのが好ましい。このようにＷＶフィルムを配置すると、液晶に入射する光線角度が大きくなると影響するプレチルト配向による複屈折と液晶の一軸性結晶性による複屈折をキャンセルすることができる。

入射側用のＷＶフィルムは液晶入射側のプレチルト配向、出射側ＷＶフィルムは液晶出射側のプレチルト配向に対応しており、２枚は液晶の配向軸とＷＶフイルムの光軸を合わせるように挿入する。結果、液晶パネルに入射する光の角度特性（視野角特性）が改善される。ＷＶフィルムはディスコチック液晶を一様に配向させたものであって、前述したようなセルギャップの面での不均一性のような補償が不均一になる場合はやはり黒の色ムラが発生する。

従って偏光板の回転調整によって黒の色ムラが発生しないよう調整することが必要である。例えば図７に示すように液晶パネルの中心部分における屈折率楕円体３８と液晶パネルの周辺部における屈折率楕円体３９がわずかに異なっている場合を示している。左側の図は液晶パネル上の複屈折の状態を表しており、右側は投影画面上の照度分布を表している。左側の図７において矢印は出側偏光板の光吸収軸を表しており、偏光板の回転により軸の角度は変化する。図７中の楕円は液晶パネルをＷＶフィルムによるトータルの複屈折による楕円偏光の状態を表しており、これらの楕円と吸収軸である矢印の重なる長さによって洩れ光の光強度が決まる。液晶パネルにおける屈折率楕円体の主軸の回転角度と液晶に入射される直線偏光のなす角度が一致しており、中心に対する周辺部の複屈折による偏光位相差が小さい場合には図７に示すように中心から周辺に向かって同心円状に照度分布している場合、偏光板を回転させ液晶パネルに入射する直線偏光の角度を変化させると投影画面状では図７に示すように画面の対角方向において楕円と矢印の重なりは長くなり、光もれが大きくなる。よって照度ムラとなる。これが緑、青で重なることによって照度ムラの画面上での方向は異なり、左右差となって黒の色ムラとなる。

よって偏光板を回転調整する必要がある。図５において偏光板の貼り付けられた透明基板であるフィールドレンズ１８、１９、２０を回転調整する。まず始めに単色の赤黒、青黒、緑黒において図７の４１に示すような同心円状の照度分布になるように調整を行う。赤光路と青光路の光を遮断し、画面上に投影されないようにし、液晶を黒表示とすることにより単色の黒である緑黒を表示し画面上で調整する。さらに今度は緑色の光路を遮断し、青光路を黒表示で投影し、青黒においてそれぞれの色において調整する。次に赤光路に関しても同様に行い、最終的に全色の黒を投影し、黒の色むらが生じないように再度微調整を行う。

実施例２においては透明基板３５に貼り付けられたＷＶフィルム３６、３７が液晶パネル２４、２５、２６と出射側偏光板２７、２８、２９の間に配置したが、透明基板３５に貼り付けられたＷＶフィルム３６、３７は入射側偏光板２１、２２、２３及び液晶パネル２４、２５、２６の間にあっても良い。

同様に図７に示すように液晶パネルの中心部分における屈折率楕円体３８と液晶パネルの周辺部における屈折率楕円体３９がわずかに異なっている場合を示している。液晶パネルにおける屈折率楕円体の主軸の回転角度と液晶に入射される直線偏光のなす角度が一致しており、中心に対する周辺部の複屈折による偏光位相差が小さい場合には図７の４０に示すように中心から周辺に向かって同心円状に照度分布している場合、偏光板を回転させ液晶パネルに入射する直線偏光の角度を変化させると投影画面上では図７の４３に示すように画面の対角方向に照度ムラとなる。これが緑、青、赤で３色重なることによって照度ムラの画面上での方向は異なり、黒の色ムラとなる。

よって偏光板を回転調整する必要がある。図８において偏光板の貼り付けられた透明基板であるフィールドレンズ１８、１９、２０を回転調整する。まず始めに単色の赤黒、青黒、緑黒において図７の４１に示すような同心円状の照度分布になるように調整を行う。次に全色を投影し、黒の色ムラを減少させるような調整が可能となる。

実施例２、３においてはＷＶフィルムを基板に貼り付け、配置したが、偏光板、透明基板と一体とすることも可能である。

図９に示すようにフィールドレンズ１８、１９、２０偏光板２１、２２、２３にさらに入射側ＷＶフィルム３７、出射側ＷＶフィルム３６を貼り付ける。これによって、ＷＶフィルムを貼り付ける透明基板を省略することが可能となり、部品点数を削減することができる。この場合、偏光板２１、２２、２３と共にＷＶフィルム３６、３７も光軸に対して回転することになるが、数度の調整範囲において、液晶パネル２４、２５、２６とＷＶフィルム３６、３７がなす角度が変化してもＷＶフィルムは液晶パネルの奥行き方向の複屈折を補償するものであるためムラ自体に影響は少なく、入射側の偏光板２１、２２、２３及び出射側の偏光板２７、２８、２９のなす回転角度はむしろムラに対して敏感である。

例えば図７に示した図では液晶パネルの中心部分における屈折率楕円体３８と液晶パネルの周辺部における屈折率楕円体３９がわずかに異なっている場合を示している。液晶パネルにおける屈折率楕円体の主軸の回転角度と液晶に入射される直線偏光のなす角度が一致しており、中心に対する周辺部の複屈折による偏光位相差が小さい場合には図７の４０に示すように中心から周辺に向かって同心円状に照度分布している場合、偏光板を回転させ液晶パネルに入射する直線偏光の角度を変化させると投影画面上では図７の４３に示すように画面の対角方向に照度ムラとなる。これが緑、青、赤で３色重なることによって照度ムラの画面上での方向は異なり、黒の色ムラとなる。よって偏光板を回転調整する必要がある。

図９において偏光板及びＷＶフィルムが一体に貼り付けられた透明基板であるフィールドレンズ１８、１９、２０を回転調整する。まず始めに単色の赤黒、青黒、緑黒において図７の４１に示すような同心円状の照度分布になるように調整を行う。赤光路と青光路の光を遮断し、画面上に投影されないようにし、液晶を黒表示とすることにより単色の黒である緑黒を表示し画面上で調整する。さらに今度は緑色の光路を遮断し、青光路を黒表示で投影し、青黒においてそれぞれの色において調整する。次に赤光路に関しても同様に行い、最終的に全色の黒を投影し、黒の色むらが生じないように再度微調整を行う。

実施例４においては入射側偏光板およびその基板とＷＶフィルムを一体として回転調整した場合を述べたが、図１０に示すように入射側のＷＶフィルム３７と出射側のＷＶフィルム３６が出射側偏光板２７、２８、２９に貼り付けられ、一体となっていても良い。

この場合もＷＶフィルムを別途貼り付ける基板が不要となるため、部品点数を削減することが可能である。また、調整範囲において、液晶パネル２４、２５、２６とＷＶフィルム３６、３７がなす角度が変化してもムラ自体に影響は少なく、入射側の偏光板２１、２２、２３及び出射側の偏光板２７、２８、２９のなす回転角度がムラに対してもっとも敏感である図７には液晶パネルの中心部分における屈折率楕円体３８と液晶パネルの周辺部における屈折率楕円体３９がわずかに異なっている場合を示している。

液晶パネルにおける屈折率楕円体の主軸の回転角度と液晶に入射される直線偏光のなす角度が一致しており、中心に対する周辺部の複屈折による偏光位相差が小さい場合には図７の４０に示すように中心から周辺に向かって同心円状に照度分布している場合、偏光板を回転させ液晶パネルに入射する直線偏光の角度を変化させると投影画面上では図７の４３に示すように画面の対角方向に照度ムラとなる。これが緑、青、赤で３色重なることによって照度ムラの画面上での方向は異なり、黒の色ムラとなる。よって偏光板を回転調整する必要がある。図９において偏光板及びＷＶフィルムが一体に貼り付けられた透明基板であるフィールドレンズ１８、１９、２０を回転調整する。

まず始めに単色の赤黒、青黒、緑黒において図７の４１に示すような同心円状の照度分布になるように調整を行う。赤光路と青光路の光を遮断し、画面上に投影されないようにし、液晶を黒表示とすることにより単色の黒である緑黒を表示し画面上で調整する。さらに今度は緑色の光路を遮断し、青光路を黒表示で投影し、青黒においてそれぞれの色において調整する。次に赤光路に関しても同様に行い、最終的に全色の黒を投影し、黒の色むらが生じないように再度微調整を行う。

実施例２、３、４、５には偏光板を回転し、調整する方法について述べてきたが、実際偏光度を上げた場合にはコントラスト値が増加し、プロジェクタの明るさによっては黒の照度が非常に低くなることがある。およそ白９点ＡＮＳＩの平均値が１０００ＡＮＳＩ程度のプロジェクタにおいては暗室状態でも肉眼では単色のムラの調整が困難となることがある。

よって図１１に示すように調整しようとする液晶プロジェクタ４６から投影された投影画像４７をＣＣＤ素子等を搭載したビデオカメラ４８によって撮影する。撮影された画像は例えばモニタ４９に映し出され、作業者はそのモニタ４９を確認しながらリアルタイムで液晶プロジェクタ４６の内部にあるそれぞれの色の偏光板基板１８、１９、２０を回転し、偏光板から出る直線偏光の方向を可変させ黒の色ムラ調整を行うことが可能となる。調整方法としては照度ムラにおいては画面中心に対する画面周辺の照度比が均一となるように調整を行う。

またこの時、色度ｘ、ｙ値の特にｙ値に着目しｙ値の画面上の変化量が最小となるように調整を行う必要がある。また、一般的な液晶プロジェクタの赤、緑、青の照度のバランスからするとムラの影響が最も大きいものから緑、青、赤の順となり、特にｙ値の変化量は緑のムラに敏感であるので、有効な確認方法となる。

ＷＶフィルムを用いる場合は前述したように液晶のプレチルト角によるコントラスト低下、視野角特性から起因する黒の色ムラを補正でき、調整が容易となる。しかしながら前述したようにコントラストが５００：１程度となると、黒の照度は単色の色においては２ＡＮＳＩ程度となり照度が落ちることにより回転調整の敏感度が増加し、照度も下がって１０００ＡＮＳＩ程度のプロジェクタでは肉眼で単色黒のムラの調整が困難となるためこのような調整が必要不可欠となる。

本発明の実施形態は上記のものに限られない。例えば、本実施例中においては、液晶パネルは透過型のものを用いていたが、反射型の液晶パネルを用いても構わない。その場合は、反射型の液晶パネルとこの反射型の液晶パネルに最も近い偏光ビームスプリッターとの間に光学補償フィルムを配置するのが好ましい。偏光板も反射型の液晶パネルとこの反射型の液晶パネルに最も近い偏光ビームスプリッターとの間に配置しても構わないが、偏光ビームスプリッターより光源側、もしくは投射光学系側に配置するのが好ましい。

さらに詳細には、反射型液晶パネルと偏光ビームスプリッターとの間に配置されたλ／４板と反射型液晶パネルの間、もしくはそのλ／４板と偏光ビームスプリッターとの間に配置しても構わない。このような場合、光学補償フィルムは、λ／４板に貼り付けても良いし、偏光ビームスプリッターに貼り付けても良い。

この発明の実施例１〜６における液晶プロジェクタの上面図である。 この発明の実施例１における液晶プロジェクタ液晶パネル部の側面図である。 この発明の実施例２における液晶プロジェクタの偏光板部分の斜視図である。 この発明の実施例１〜６における液晶プロジェクタの偏光板回転角度と照度の関係図である。 この発明の実施例２における液晶プロジェクタ液晶パネル部の側面図である。 この発明の実施例１〜６における液晶プロジェクタ液晶パネルの視野角特性の図である。 この発明の実施例２〜５における液晶プロジェクタの液晶パネル部の偏光状態を表した図である。 この発明の実施例３における液晶プロジェクタ液晶パネル部の側面図である。 この発明の実施例４における液晶プロジェクタ液晶パネル部の側面図である。 この発明の実施例５における液晶プロジェクタ液晶パネル部の側面図である。 この発明の実施例１〜６における液晶プロジェクタ調整方法の斜視図である。

符号の説明

１ 光源
２ リフレクタ
３ フライアイレンズ
４ フライアイレンズ
５ ミラー
６ ＰＳ変換素子
７ コンデンサレンズ
８ 青反射ダイクロイックミラー
９ 凹レンズ
１０ 凹レンズ
１１ 青反射ミラー
１２ 緑反射ダイクロイックミラー
１３ 赤透過ダイクロイックミラー
１４ フィールドレンズ
１５ 赤反射ミラー
１６ リレーレンズ
１７ 赤反射ミラー
１８ 赤フィールドレンズ
１９ 緑フィールドレンズ
２０ 青フィールドレンズ
２１ 赤入射側偏光板
２２ 緑入射側偏光板
２３ 青入射側偏光板
２４ 赤液晶パネル
２５ 緑液晶パネル
２６ 青液晶パネル
２７ 赤出側偏光板
２８ 緑出側偏光板
２９ 青出側偏光板
３０ 色合成プリズ
３１ 投射レンズ
３２ 光線入射角度
３３ 偏光板回転角度と黒の照度の関係
３３’ 従来の偏光板回転角度と黒の照度との関係
３４ 偏光板回転角度
３５ ＷＶフィルム基板
３６ 出射側ＷＶフィルム
３７ 入射側ＷＶフィルム
３８ 液晶パネル中心部の屈折率楕円体
３９ 液晶パネル周辺部の屈折率楕円体
４０ 投影画面上の照度分布
４１ 投影画像
４２ 液晶パネル周辺部の屈折率楕円体
４３ 投影画面上の照度分布
４４ 液晶パネル周辺部の屈折率楕円体
４５ 投影画面上の照度分布
４６ 液晶プロジェクタ
４７ 投影画像
４８ ビデオカメラ
４９ モニタ

Claims (11)

1. 少なくとも１つの画像表示素子を有し、前記少なくとも１つの画像表示素子を介した光を用いて画像を表示する画像表示装置であって、
   前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射側及び／又は光出射側に、偏光板を有しており、該偏光板が前記少なくとも１つの画像表示素子に対して実質的に垂直な回転軸に関して回転可能であることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記回転軸が前記少なくとも１つの画像表示素子の中心を通っていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射側及び／又は光出射側に複屈折性を有する光学補償フィルムを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
4. 前記光学補償フィルムの厚さ方向の異なる２点において、前記光学補償フィルムの光学軸と前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射面との角度が互いに異なることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
5. 前記光学補償フィルムの厚さ方向の異なる２点において、前記光学補償フィルムの屈折率を示す屈折率楕円体の主軸と前記少なくとも１つの画像表示素子の光入射面との角度が互いに異なることを特徴とする請求項３又は４記載の画像表示装置。
6. 前記光学補償フィルム及び前記偏光板が同一の透明基板に貼り付けられていることを特徴とする請求項３乃至５いずれかに記載の画像表示装置。
7. 前記光学補償フィルムと前記偏光板とを一体的に回転させる機構を有することを特徴とする請求項３乃至６いずれかに記載の画像表示装置。
8. 少なくとも１つの画像表示素子と、該少なくとも１つの画像表示素子からの光を被投射面に投射する投射光学系とを有する画像表示装置であって、
   回転可能な偏光板を有しており、前記投射光学系により投射された画像を撮影する撮像手段及び該画像を表示するモニタ手段により該モニタ手段に映し出された該投影画像を用いて該偏光板を回転調整することを特徴とする投射型表示装置。
9. 黒投影画像における照度ムラおよび色ムラを最小にするように前記回転調整を行うことを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
10. 黒投影画像における画面中心に対する周辺の照度変化を均一にするように前記回転調整を行うことを特徴とする請求項８又は９記載の画像表示装置。
11. 黒投影画像における画面上の色度の変化を最小にするように前記回転調整を行うことを特徴とする請求項８乃至１０いずれかに記載の画像表示装置。

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