JP2007232870A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な工程で効率的に光学補償板を加工することができる光学補償素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】 第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂの材料として、第１及び第２水晶板５３，５４の表面である上下露出平面５０ａ，５０ｂのエッチングを行って目標の厚みとするとともに、これらの表面に研磨を行って、露出平面５０ａ，５０ｂを平滑化して鏡面とする。これにより、第１及び第２水晶板５３，５４の厚さを目標値である８μｍ程度とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示パネルに組み込まれる光学補償素子の製造方法に関し、さらに、当該製造方法によって得た液晶装置及びこれを組み込んだプロジェクタに関する。

従来、液晶パネルのコントラスト低下の原因となる液晶パネルの位相ずれを補償するため、光学異方性を有する光学素子が用いられている。特に、プロジェクタ等においては、耐熱性に優れた無機物質である水晶やサファイア等の光学異方性材料からなる光学補償板を２枚用いて液晶パネルの光学補償を行っている（特許文献１，２参照）。
特開２００４−１９８６５０号公報 特開２００４−３１７７５２号公報

しかし、光学補償板として水晶等を用いる場合、光学補償板を１０μｍ以下に極めて薄くする必要があり、かつ、光学補償板の厚みを１μｍ程度の精度で調節する必要があり、光学補償板の製造が容易でなかった。具体的には、１００μｍ程度の厚みに切り出した水晶板を石英基板に貼り付け、水晶板の表面を研磨することによって、水晶板を１０μｍ以下に薄くしていたが、水晶板の研磨に際して水晶板に強い応力が生じてしまうので、水晶板が石英基板から剥離してしまう現象が生じていた。

そこで、本発明は、簡易な工程で効率的に光学補償板を加工することができる光学補償素子の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記の光学補償素子の製造方法によって得た液晶装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、液晶の入射側及び出射側の少なくとも一方に配置される光学補償素子の製造方法に関するものであって、当該製造方法は、光学補償板に対してエッチングを行うことによって、光学補償板の厚みを減少させる工程を備えることを特徴とする。

上記製造方法では、光学補償板に対してエッチングを行うことによって光学補償板に強い応力を生じさせること無く光学補償板の厚みを減少させるので、エッチング後の光学補償板の厚みを最終目標値に近づけ或いはこれと等しくすることができる。これにより、光学補償板の研磨時間を少なくすることができ、或いは光学補償板の研磨工程自体を省略することができる。よって、光学補償板の厚み調整の段階で光学補償板の製造歩留まりが低下することを防止できるので、光学補償素子ひいては液晶装置の生産性を向上させることができる。

また、本発明の別の態様では、光学補償板が光学的異方性結晶であり、光学補償板が、入射面に対して傾いて設けられた光学軸を有し、当該光学軸の傾きが、液晶を通過した光に生じる位相ずれを補償する方向に設定されている。この場合、液晶の入射側や出射側で液晶分子のプレチルト角やチルト角が生じていても、入射光や射出光に生じる位相ずれを適切に補償することができ、コントラストを向上させることができる。

また、本発明の別の態様では、光学補償板の厚みを減少させる工程の前に、透光性基板の少なくとも一方の平坦面上に、光学補償板をアライメントして接着剤で貼り付ける工程を備える。この場合、光学補償板をアライメントして貼り付けた透光性基板に対してエッチングを行うことによって光学補償板の厚みを減少させるので、極めて薄い光学補償板を透光性基板によって支持することができ、光学部品として取り扱いやすくなるとともに、透光性基板を液晶装置に対して位置決めすることによって光学補償板の位置を所望の位置に配置することができる。

また、本発明のさらに別の態様では、透光性基板に光学補償板を貼り付ける工程が、透光性基板の一方の平坦面上に接着剤を塗布する工程と、透光性基板と光学補償板とを貼り合わせてアライメントする工程と、接着剤を硬化させる工程とを備える。この場合、透光性基板に対して光学補償板をアライメントする作業時間が確保され光学補償板を貼り付ける工程の作業性を高めることができる。

また、本発明の別の態様では、光学補償板をアライメントして接着剤で貼り付ける工程は、透光性基板の他方の平坦面上に、光学的異方性材料で形成された別の光学補償板をアライメントして接着剤で貼り付ける工程を含む。この場合、透光性基板の両平坦面に互いにアライメントされた一対の光学補償板を接着剤で貼り付けることができ、一対の光学補償板によって液晶パネルの位相ずれを複数方向に関して補償するといった機能を有する光学補償素子を簡易に製造することができる。

また、本発明のさらに別の態様では、透光性基板が石英ガラス製であり、接着剤が紫外線硬化樹脂である。この場合、石英ガラス製の透光性基板上に紫外線硬化樹脂を介して水晶製の光学補償板を貼り付けた光学補償素子を得ることができ、紫外線硬化樹脂によって水晶製の光学補償板の貼り付け作業を効率化できる。

また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記製造方法において、光学補償板のエッチング後に露出した平面を研磨する工程をさらに備える。この場合、光学補償板のエッチング後に露出した平面が微視的に凹凸を有する粗い面であっても、機械的研磨によって平滑な鏡面にすることができ、例えば光学補償板の透過率等といった光学的特性が損なわれることを防止できる。なお、この場合、光学補償板の露出平面を研磨することになるが、不要な厚み部分をすべて研磨する場合に比較して、光学補償板にかかる応力が低減されるので、光学補償板が透光性基板から剥離することを確実に防止できる。

また、本発明の別の態様では、光学補償板のエッチング後に露出した平面を、接着剤を介して別の透明部材に接着する工程さらに備える。この場合、製造された光学補償素子を別の透明部材（具体的には、液晶パネルを構成する他の光学部品）に組み付けることができる。ここで、光学補償板のエッチング後の露出平面がある程度以上平滑な面であれば、光学補償板の光学的特性が損なわれることを防止できる。

また、本発明に係る液晶装置は、上述の光学補償素子の製造方法によって作製した光学補償素子を有する。

上記液晶装置では、入射光や射出光に生じる位相ずれを適切に補償することができ、コントラストを向上させることができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上述の液晶装置を含む光変調装置と、光変調装置を照明する照明装置と、光変調装置によって形成された画像を投射する投射レンズとを備える。

上記プロジェクタでは、入射光や射出光に生じる位相ずれを適切に補償した液晶装置を組み込んでいるので、コントラストを向上させた高品位の画像を投射することができる。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学補償素子の製造方法によって得た液晶ライトバルブ（光変調装置）の構造を説明する拡大断面図である。

図示の液晶ライトバルブ３１において、入射側の第１偏光フィルタ３１ｂと、射出側の第２偏光フィルタ３１ｃとの間に挟まれた偏光変調部３１ａは、入射光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる液晶パネルすなわち液晶装置である。

偏光変調部３１ａは、液晶層７１を挟んで、入射側に透明な第１基板７２ａと、射出側に透明な第２基板７２ｂとを備える。さらに、偏光変調部３１ａは、入射側透光性基板である第１基板７２ａの外側に入射側カバー７４ａを備え、射出側透光性基板である第２基板７２ｂの外側に射出側カバー７４ｂを備える。

第１基板７２ａの液晶層７１側の面上には、透明な共通電極７５が設けられており、その上に第１配向膜７６が形成されている。一方、第２基板７２ｂの液晶層７１側の面上には、マトリクス状に配置された複数の透明画素電極７７と、各透明画素電極７７に電気的に接続されている薄膜トランジスタ（不図示）とが設けられており、その上に第２配向膜７８が形成されている。各画素は、１つの画素電極７７と、共通電極７５と、これらの間に挟まれた液晶層７１とで構成される。なお、第１基板７２ａと共通電極７５との間には、各画素を区分するように格子状のブラックマトリックス７９が設けられている。

ここで、第１及び第２配向膜７６，７８は、液晶層７１を構成する液晶分子を動作に必要な方向に配列させるためのものである。このうち、第１偏光フィルタ３１ｂ側すなわち第１基板７２ａ側に設けた第１配向膜７６は、仕上げ時に施されるラビング工程によって、第１配向膜７６付近の液晶の配向を、第１偏光フィルタ３１ｂの偏光透過軸と略一致するＸ軸方向にする役割を有する。また、第２基板７２ｂ側に設けた第２配向膜７８は、仕上げ時に施されるラビング工程によって、第２配向膜７８付近の液晶の配向を、第１偏光フィルタ３１ｂの偏光透過軸に対して９０°傾いた方向、すなわち射出側の第２偏光フィルタ３１ｃの偏光透過軸と略一致するＹ軸方向にする。

この偏光変調部３１ａにおいて、入射側カバー７４ａの入射面すなわち第１偏光フィルタ３１ｂに対向する一方の平坦面には、１０μｍ程度以下の厚さを有する薄い第１光学補償層７３ａが貼り付けられている。また、入射側カバー７４ａと第１基板７２ａとの間には、１０μｍ程度以下の厚さを有する薄い第２光学補償層７３ｂが挿入されている。ここで、第１光学補償層７３ａや第２光学補償層７３ｂは、光学接着剤によって入射側カバー７４ａの両平坦面上に貼り付けられて複合型の光学補償素子ＯＣを構成しており、このような複合型の光学補償素子ＯＣは、第１基板７２ａの入射面上に光学接着剤によって貼り付けられる。

第１光学補償層７３ａは、その光学軸が入射側の第１配向膜７６のラビング方向であるＸ軸を含むＸＺ面内になるように配置された光学補償素子である。さらに、第１光学補償層７３ａの光学軸は、Ｘ軸に対して所定の傾斜角（例えば３５°）を成してＺ軸方向に傾いている。

第２光学補償層７３ｂは、その光学軸が入射側の第２配向膜７８のラビング方向であるＹ軸を含むＹＺ面内になるように配置された光学補償素子である。さらに、第２光学補償層７３ｂの光学軸は、Ｙ軸に対して所定の傾斜角（例えば３５°）を成してＺ軸方向に傾いている。

第１配向膜７６付近の液晶分子のプレチルト角と光学軸を傾斜させた第１光学補償層７３ａの屈折率異方性とによる位相変調と、第２配向膜７８付近の液晶分子のプレチルト角と光学軸を傾斜させた第２光学補償層７３ｂの屈折率異方性による位相変調とが互いに相殺され、偏光変調部３１ａを透過する偏光状態が補償される。これにより、液晶ライトバルブ３１によって形成される画像のコントラストを向上させることができる。

しかし、第１光学補償層７３ａの光学軸と第２光学補償層７３ｂの光学軸とがＺ軸方向から見て９０°の角度をなすように配置された場合は、Ｚ軸に平行な光に対しては液晶層７１での偏光の位相変化を補償していない。そこで、Ｚ軸に平行な光に対しても液晶層７１での偏光の位相変化を補償できるように、第１光学補償層７３ａの光学軸と第２光学補償層７３ｂの光学軸とがＺ軸方向から見て９０°に近い角度となるように適宜設定する。従って、本実施形態において、Ｚ軸方向から見たときの第１光学補償層７３ａの光学軸と第２光学補償層７３ｂの光学軸とがなす角度を略９０°と記載する。

なお、以上の偏光変調部３１ａにおいて、第１光学補償層７３ａと第２光学補償層７３ｂとは、これらの配置を互いに入れ替えることができる。また、第１光学補償層７３ａや第２光学補償層７３ｂは、入射側カバー７４ａの両平坦面に貼り付けるのではなく、射出側カバー７４ｂの両平坦面に貼り付けることもできる。つまり、第１光学補償層７３ａや第２光学補償層７３ｂで構成される光学補償素子を液晶層７１の射出側に配置することができ、入射側の第１基板７２ａのかわりにマイクロレンズ配置した場合であっても同様のコントラスト向上効果が得られる。

図２は、図１の液晶ライトバルブ３１に組み込まれる光学補償素子ＯＣの製造方法を説明するフローチャートである。また、図３〜８は、光学補償素子ＯＣの製造工程を概念的に説明する図である。以下、図２のフローチャート等に基づいて、光学補償素子ＯＣの製造方法を説明する。

まず、光学補償素子ＯＣの構成要素となる、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂ並びに入射側カバー７４ａの材料を準備する（ステップＳ１１）。具体的には、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂの材料となる２つの水晶板材を切り出して、それぞれの一対の対向する平面に対して研磨等の加工を施した薄板状で長方形の水晶板５３，５４（光学補償板）を得る。この際、水晶板５３，５４の光学軸は、当該水晶板の外形の各辺に対して予め定められた最適な角度方向となるように設定される。なお、水晶板５３，５４の厚みは、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂの目標厚みである８μｍよりも１０倍以上厚い０．１ｍｍとなっている。一方、入射側カバー７４ａの材料となる合成石英板材を切り出して、一対の対向する平面に対して研磨等の加工を施した薄板状で長方形の石英基板５１（透光性基板）を得る。この石英基板５１の外形輪郭すなわち縦横寸法は、偏光変調部３１ａの縦横寸法に対応するものとなっている。また、石英基板５１の厚みは、１．０ｍｍ程度となっている。

次に、ステップＳ１１で得た一対の水晶板５３，５４と石英基板５１とを洗浄して互いに貼り付け可能な状態にする（ステップＳ１２）。

次に、図３に示すように、ステップＳ１２で洗浄後の石英基板５１の一方の平坦面５１ａ上に低粘性の紫外線硬化樹脂ＵＲを薄く広げて塗布し、同様にステップＳ１２で洗浄後の第１水晶板５３を、紫外線硬化樹脂ＵＲを介して石英基板５１の平坦面５１ａ上に乗せて貼り合わせる（ステップＳ１３）。なお、紫外線硬化樹脂ＵＲは、エポキシ系の樹脂であり、後述するフッ酸に対してある程度の耐侵食性を有する。

次に、図４に示すように、第１水晶板５３を石英基板５１上でまわすように相対的に動かして、紫外線硬化樹脂ＵＲ内の気泡を抜く（ステップＳ１４）。

次に、図５（ａ）に示すアライメント用の治具６１を利用して、石英基板５１に対して第１水晶板５３をアライメントする（ステップＳ１５）。この際、石英基板５１を治具６１の載置面６１ａ上に置き、図５（ｂ）に示すように、石英基板５１の基準線５１ｓと第１水晶板５３の基準線５３ｓとがアライメント用の突起６１ｂの側面６１ｃに密着するように、石英基板５１と第１水晶板５３とを突起６１ｂ側に押し付ける。これにより、石英基板５１の基準線５１ｓと第１水晶板５３の基準線５１ｓとが互いに平行に設定されアライメントが達成される。

次に、ステップＳ１３と同様にして、図６に示すように、石英基板５１の他方の平坦面５１ｂ上に低粘性の紫外線硬化樹脂ＵＲを薄く広げて塗布し、洗浄済の第２水晶板５４を、紫外線硬化樹脂ＵＲを介して石英基板５１の平坦面５１ｂ上に乗せて貼り合わせる（ステップＳ１６）。

次に、ステップＳ１４と同様にして、第２水晶板５４を石英基板５１上でまわすように相対的に動かして紫外線硬化樹脂ＵＲ内の気泡を抜く（ステップＳ１７）。

次に、図５（ａ）に示すアライメント用の治具６１と同様のものを利用して、石英基板５１の平坦面５１ｂの垂直方向から見たときに、第１水晶５３の光学軸と第２水晶５４の光学軸とが略９０°の角度をなすように、石英基板５１に対して第２水晶板５４をアライメントする（ステップＳ１８）。これにより、石英基板５１の基準線と、第１水晶板５３の基準線と、第２水晶板５４の基準線とが互いに平行に設定されアライメントが達成される。

次に、石英基板５１に対して第１水晶板５３と第２水晶板５４とを貼り合わせた接合体に紫外線を照射することによって、紫外線硬化樹脂ＵＲを完全に硬化させる（ステップＳ１９）。これにより、図７に示すような３層構造の接合体５０を得ることができる。

次に、ステップＳ１９で得た接合体５０すなわち光学部材の表面を適宜洗浄して次の工程が可能な状態とする（ステップＳ２１）。

次に、接合体５０に対してフッ酸処理を施す（ステップＳ２２）。具体的には、接合体５０を耐食性のホルダ６３に固定した状態で、フッ化水素溶液ＨＦＳで満たした処理容器６４中に浸漬する。接合体５０の浸漬処理時間は、フッ化水素溶液ＨＦＳによる第１及び第２水晶板５３，５４のエッチング速度に応じて適宜設定する。具体的な実施例では、フッ化水素溶液ＨＦＳの濃度やエッチング時間の設定によって、第１及び第２水晶板５３，５４の厚みが１０μｍ程度となるようにした。第１及び第２水晶板５３，５４の厚みは、偏光変調部３１ａの性能に影響を及ぼすので、エッチング処理後の第２水晶板５３，５４の膜厚測定結果からフィードバックをかけて適正なエッチングが達成されるエッチング時間を決定した。また、第１及び第２水晶板５３，５４の表面で、フッ化水素溶液ＨＦＳによるエッチング速度の分布が形成されないように、フッ化水素溶液ＨＦＳに適度の対流を形成するとともに、必要に応じてホルダ６３とともに接合体５０を回転させることとする。さらに、フッ化水素溶液ＨＦＳによるエッチング速度は、温度に依存するので、フッ化水素溶液ＨＦＳの温度管理は重要である。通常は、フッ化水素溶液ＨＦＳの温度が高いと第１及び第２水晶板５３，５４のエチング速度が増加し、温度が低いと第１及び第２水晶板５３，５４のエチング速度が減少する。

なお、処理容器６４やホルダ６３は、フッ酸に対して耐久性を有するポリテトラフルオロエチレン等の材料からなるものを用いる。

また、フッ化水素溶液ＨＦＳによる処理に際しては、接合体５０の上下露出平面５０ａ，５０ｂだけでなく側面５０ｓも侵食されるが、接合体５０の全体形状を変化させる程の侵食ではないので、その光学特性にダメージは生じない。

次に、ステップＳ２２でエッチング処理した接合体５０すなわち光学部材の表面を適宜洗浄して次の工程が可能な状態とする（ステップＳ２３）。

次に、ステップＳ２３で洗浄後の接合体５０の表面仕上げ加工として、第１及び第２水晶板５３，５４の表面である上下露出平面５０ａ，５０ｂの研磨を行って、両露出平面５０ａ，５０ｂを平滑化して鏡面とするとともに、第１及び第２水晶板５３，５４の厚さを目標値である８μｍ程度となるようにする（ステップＳ２４）。第１及び第２水晶板５３，５４の厚さは、膜厚測定装置によって監視しつつ研磨することによって適正値に調整できる。この際、接合体５０のリタデーションを計測することによっても、第１及び第２水晶板５３，５４の厚さを制御することができる。

最後に、ステップＳ２４の研磨によって仕上げが完了した接合体５０を洗浄して、光学補償素子ＯＣの作製を完了する（ステップＳ２５）。

以上のようにして得た光学補償素子ＯＣは、図１に示す偏光変調部３１ａの組立工程に際して、入射側カバー７４ａ等として、第１基板７２ａ表面に貼り付けられる。

なお、以上の実施形態では、第１及び第２水晶板５３，５４の表面である上下露出平面５０ａ，５０ｂの仕上げ研磨等を行っているが（ステップＳ２４，Ｓ２５）、このような仕上げ研磨工程は省略することができる。つまり、第１及び第２水晶板５３，５４のエッチング後の表面の表面粗さが一定以下で比較的平坦である場合、露出平面５０ａ，５０ｂの平滑化は不要であり、エッチング面をそのまま入射面又は射出面として使用することができる。特に、第２光学補償層７３ｂとなるべき第２水晶板５４については、光学接着剤を介して第１基板７２ａに貼り付けられるので、光学接着剤の屈折率が第２水晶板５４に近いものであれば、光学接着剤によって凹凸が埋められ、露出平面５０ｂからなる界面での散乱の発生を防止できる。

また、上記実施形態では、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂの材料として第１及び第２水晶板５３，５４を用い、入射側カバー７４ａの材料として石英基板５１を用いているが、上記水晶板５３，５４はサファイア基板等に置き換えることができ、上記石英基板５１は光学ガラス、白板ガラス、青板ガラス等の透明で複屈折のない材料に置き換えることができる。

図９は、図１の液晶ライトバルブ３１を組み込んだプロジェクタの光学系の構成を説明する図である。

本プロジェクタ１０は、光源光を発生する光源装置２１と、光源装置２１からの光源光を赤緑青の３色に分割する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備える。このうち、光源装置２１、色分離光学系２３、光変調部２５、及びクロスダイクロイックプリズム２７は、スクリーンに投射すべき像光を形成する画像形成装置となっている。

以上のプロジェクタ１０において、光源装置２１は、光源ランプ２１ａと、凹レンズ２１ｂと、一対のフライアイ光学系２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳レンズ２１ｉとを備える。このうち、光源ランプ２１ａは、例えば高圧水銀ランプからなり、光源光を回収して前方に射出させる凹面鏡を備える。凹レンズ２１ｂは、光源ランプ２１ａからの光源光を平行化する役割を有するが、省略することもできる。一対のフライアイ光学系２１ｄ，２１ｅは、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２１ｂを経た光源ランプ２１ａからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１ｇは、フライアイ光学系２１ｅから射出した光源光を例えば図９の紙面に垂直なＳ偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部２５に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系２３を経て、光変調部２５に設けられた各色の液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを均一に重畳照明する。

色分離光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、補正光学系である３つのフィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｊ，２３ｍ，２３ｎ，２３ｏとを備え、光源装置２１とともに照明装置を構成する。ここで、第１ダイクロイックミラー２３ａは、赤緑青の３色のうち赤光及び緑光を反射し青光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、入射した赤及び緑の２色のうち緑光を反射し赤光を透過させる。この色分離光学系２３において、光源装置２１からの略白色の光源光は、反射ミラー２３ｊで光路を折り曲げられて第１ダイクロイックミラー２３ａに入射する。第１ダイクロイックミラー２３ａを通過した青光は、例えばＳ偏光のまま、反射ミラー２３ｍを経てフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されて第２ダイクロイックミラー２３ｂでさらに反射された緑光は、例えばＳ偏光のままフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３ｂを通過した赤光は、例えばＳ偏光のまま、レンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３ｎ，２３ｏを経て、入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｈに入射する。レンズＬＬ１，ＬＬ２及びフィールドレンズ２３ｈは、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、第１レンズＬＬ１の像を、第２レンズＬＬ２を介してほぼそのままフィールドレンズ２３ｈに伝達する機能を備えている。

光変調部２５は、それぞれが液晶装置である３つの液晶パネル２５ａ〜２５ｃと、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇとを備える。ここで、青光用の液晶パネル２５ａと、これを挟む一対の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｅとは、輝度変調後の像光のうち青光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための青色用の液晶ライトバルブを構成する。青色用の液晶ライトバルブは、図１に示す液晶ライトバルブ３１と同様の構造を有しており、コントラスト向上のための光学補償素子ＯＣを組み込んでいる。同様に、緑光用の液晶パネル２５ｂと、対応する偏光フィルタ２５ｆ，２５ｆも、緑色用の液晶ライトバルブを構成し、赤光用の液晶パネル２５ｃと、偏光フィルタ２５ｇ，２５ｇも、赤色用の液晶ライトバルブを構成する。そして、これら緑光及び赤色用の液晶ライトバルブも、図１に示す液晶ライトバルブ３１と同様の構造を有している。

青光用の第１液晶パネル２５ａには、色分離光学系２３の第１ダイクロイックミラー２３ａを透過することによって分岐された青光が、フィールドレンズ２３ｆを介して入射する。緑光用の第２液晶パネル２５ｂには、色分離光学系２３の第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されることによって分岐された緑光が、フィールドレンズ２３ｇを介して入射する。赤光用の第３液晶パネル２５ｃは、第２ダイクロイックミラー２３ｂを透過することによって分岐された赤光が、フィールドレンズ２３ｈを介して入射する。各液晶パネル２５ａ〜２５ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。その際、偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇによって、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の成分光が像光として取り出される。

クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜２７ａ，２７ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜２７ａは青色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜２７ｂは赤色光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、液晶パネル２５ａからの青光を第１誘電体多層膜２７ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル２５ｂからの緑光を第１及び第２誘電体多層膜２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶パネル２５ｃからの赤光を第２誘電体多層膜２７ｂで反射して進行方向左側に射出させる。

投射レンズ２９は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投射する。つまり、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。

〔第２実施形態〕
図１０は、本発明の第２実施形態に係る光学補償素子の製造方法を説明するフローチャートである。第２実施形態の製造方法は、第１実施形態の製造方法を一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。

まず、光学補償素子ＯＣの構成要素となる、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂ並びに入射側カバー７４ａの材料を準備する（ステップＳ３１）。具体的には、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂの材料となる１つの水晶板材を切り出して、その平面に対して研磨等の加工を施した薄板状で長方形の水晶板５３を得る。この際、水晶板５３の光学軸は、水晶板の外形の辺に対して例えば４５°となるように設定され（図１１参照）、水晶板５３のサイズは第１実施形態の場合の２倍となっている。また、水晶板の厚みは、上記実施例同様に０．１ｍｍ程度となっている。一方、入射側カバー７４ａの材料となる合成石英板材を切り出して、それぞれの平面に対して研磨等の加工を施した薄板状で長方形の石英基板を得る。この石英基板のサイズも第１実施形態の場合の２倍となっている。

次に、ステップＳ３１で得た水晶板と石英基板とを洗浄して互いに貼り付け可能な状態にする（ステップＳ３２）。

次に、第１実施形態の場合と同様に、図３に示すように、ステップＳ３２で洗浄後の石英基板５１の一方の平坦面５１ａ上に低粘性の紫外線硬化樹脂ＵＲを薄く広げて塗布し、洗浄後の水晶板５３を、紫外線硬化樹脂ＵＲを介して石英基板５１の平坦面５１ａ上に乗せて貼り合わせる（ステップＳ３３）。

次に、第１実施形態の場合と同様に、図４に示すように、水晶板５３を石英基板５１上でまわすように相対的に動かして紫外線硬化樹脂ＵＲ内の気泡を抜く（ステップＳ３４）。

次に、図５（ａ）に示すアライメント用の治具６１を利用して、石英基板５１に対して水晶板５３をアライメントする（ステップＳ３５）。

次に、石英基板５１と第１水晶板５３とを貼り合わせた接合体に紫外線を照射することによって、紫外線硬化樹脂ＵＲを完全に硬化させる（ステップＳ３９）。これにより、石英基板５１及び水晶板５３からなる２層構造の接合体を得ることができる。

次に、図１２に示すように、石英基板５１及び水晶板５３からなる２層構造の接合体１５０の裏面側、すなわち石英基板５１の他方の平坦面５１ｂに、後で除去可能なマスク６８を形成する。このマスク６８は、例えばクローム及び金の合金からなり、スパッタ等の成膜方法で形成される。マスク６８は、エッチャントであるフッ酸に対して耐食性を有するものであれば、上記材料に限らず、ゴム系の各種有機物等を使用することもできる。

次に、ステップＳ２０を経た接合体１５０すなわち光学部材の表面を適宜洗浄して次の工程が可能な状態とする（ステップＳ２１）。

次に、接合体５０に対してフッ酸処理を施す（ステップＳ２２）。具体的には、接合体１５０を図８に示す耐食性のホルダ６３に固定した状態で、フッ化水素溶液ＨＦＳで満たした処理容器６４中に所定時間浸漬する。この際、接合体１５０の表側の露出平面５０ａは、エッチング処理によって削られるが、接合体１５０の裏側の露出平面５０ｂは、マスク６８によって保護される。

次に、ステップＳ２２でエッチング処理した接合体１５０すなわち光学部材の表面を適宜洗浄して次の工程が可能な状態とする（ステップＳ２３）。

次に、ステップＳ２３で洗浄後の接合体１５０の裏面に設けたマスク６８を適当なエッチャントによってエッチング除去する（ステップＳ４１）。なお、マスク６８を除去するためのエッチャントは、石英基板５１を侵食せず、石英基板５１の表面を荒らさないものが望ましい。また、マスク６８を除去するためのエッチングは、ウエットエッチングに限らず、ドライエッチングとすることもできる。

次に、ステップＳ４１でエッチング処理した接合体１５０すなわち光学部材の表面を適宜洗浄して次の工程が可能な状態とする（ステップＳ４２）。

次に、ステップＳ４２で洗浄後の接合体１５０を２つの部分１５０Ａ，１５０Ｂに切断し（図１３（ａ）参照）、両部分１５０Ａ，１５０Ｂを水晶板５３が対向するように互いに貼り合わせる（図１３（ｂ）参照）。この際、ステップＳ３３と同様、両部分１５０Ａ，１５０Ｂの間に紫外線硬化樹脂ＵＲを挟んで気泡を抜いた後、ステップＳ３５と同様、治具６１を用いて両部分１５０Ａ，１５０Ｂをアライメントし、紫外線で紫外線硬化樹脂ＵＲを硬化させる。これにより、両部分１５０Ａ，１５０Ｂが互いにアライメントされて接合され、石英基板５１の平坦面５１ａに対して垂直方向から見たとき両部分１５０Ａ，１５０Ｂを構成する各水晶板５３の光学軸が略９０°の角度をなす状態となる（図１３（ｃ）参照）。

最後に、ステップＳ４４の貼り合わせによって仕上げが完了した接合体１５０を洗浄して、光学補償素子ＯＣの作製を完了する（ステップＳ２５）。このようにして得た光学補償素子ＯＣは、これ自体で直交する２方向に関して位相差を補償する光学補償素子ＯＣとしての機能を果たす。

なお、以上のようにして得た光学補償素子ＯＣは、偏光変調部３１ａの組立工程に際して、入射側カバー７４ａ等として、第１基板７２ａ表面に貼り付けられる。

〔第３実施形態〕
図１４は、本発明の第３実施形態に係る光学補償素子の製造方法を説明するフローチャートである。第３実施形態の製造方法は、第１実施形態の製造方法を一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。

まず、光学補償素子ＯＣの構成要素となる、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂ並びに入射側カバー７４ａの材料を準備する（ステップＳ５１）。具体的には、第１及び第２光学補償層７３ａ，７３ｂの材料となる２つの水晶板材を切り出して、それぞれの一対の対向する平面に対して研磨等の加工を施した薄板状の水晶板５３，５４（光学補償板）を得る。この際、水晶板５３，５４の光学軸は、当該水晶板の外形の各辺に対して例えば４５°となるように設定されている（図１５参照）。なお、水晶板５３，５４の厚みは、上記実施例同様に０．１ｍｍ程度となっている。一方、入射側カバー７４ａの材料となる合成石英板材を切り出して、一対の対向する平面に対して研磨等の加工を施した薄板状の石英基板５１（透光性基板）を得る。この石英基板５１の外形輪郭すなわち縦横寸法は、偏光変調部３１ａの縦横寸法に対応するものとなっている。また、石英基板５１の厚みは、１．０ｍｍ程度となっている。

次に、ステップＳ５１で得た一対の水晶板５３，５４と石英基板５１とを洗浄して互いに貼り付け可能な状態にする（ステップＳ５２）。

次に、図１６に示すように、ステップＳ５２で洗浄後の水晶板５３の一方の平坦面５３ａ上に低粘性の紫外線硬化樹脂ＵＲを薄く広げて塗布し、洗浄後の水晶板５４を、紫外線硬化樹脂ＵＲを介して水晶板５３の平坦面５３ａ上に乗せて貼り合わせる（ステップＳ５３）。

次に、図１７に示すように、水晶板５４を水晶板５３上でまわすように相対的に動かして紫外線硬化樹脂ＵＲ内の気泡を抜く（ステップＳ５４）。

次に、図５（ａ）に示すアライメント用の治具６１を利用して、水晶板５３の平坦面５３ａに対して垂直方向から見たとき、各水晶板５３，５４の光学軸が略９０°の角度をなすように、水晶板５３に対して水晶板５４をアライメントする（ステップＳ５５）。

次に、水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体に紫外線を照射することによって、紫外線硬化樹脂ＵＲを完全に硬化させる（ステップＳ５６）。これにより、水晶板５３及び水晶板５４からなる２層構造の接合体を得ることができる。

次に、ステップＳ５４を経た水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体すなわち光学部材の表面を適宜洗浄して次の工程が可能な状態とする（ステップＳ５７）。

次に、水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体に対してフッ酸処理を施す（ステップＳ５８）。具体的には、水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体を図８に示す耐食性のホルダ６３に固定した状態で、フッ化水素溶液ＨＦＳで満たした処理容器６４中に所定時間浸漬する。

次に、ステップＳ５８でエッチング処理した水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体すなわち光学部材の表面を適宜洗浄して次の工程が可能な状態とする（ステップＳ５９）。

次に、ステップＳ５９で洗浄後の水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体の厚さを目標の厚みになるように調整する（ステップＳ６０）。第１及び第２水晶板５３，５４の厚さは、膜圧測定装置によって監視しつつ研磨または再度エッチングすることによって適正値に調整できる。この際、接合体５０のリタデーションを計測することによっても、第１及び第２水晶板５３，５４の厚さを制御することができる。

次に、ステップＳ６０で目標厚みに調整された水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体を洗浄する（ステップＳ６１）
次に、石英基板５１の一方の平坦面５１ａ上に低粘性の紫外線硬化樹脂ＵＲを薄く広げて塗布し、ステップＳ５９で洗浄後の水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体を、紫外線硬化樹脂ＵＲを介して石英基板５１の平坦面５１ａ上に乗せて貼り合わせる（ステップＳ６２）。

次に、水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体を石英基板５１上でまわすように相対的に動かして紫外線硬化樹脂ＵＲ内の気泡を抜く（ステップＳ６３）。

次に、図５（ａ）に示すアライメント用の治具６１を利用して、石英基板５１に対して水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体をアライメントする（ステップＳ６４）。

次に、石英基板５１と水晶板５３と水晶板５４とを貼り合わせた接合体に紫外線を照射することによって、紫外線硬化樹脂ＵＲを完全に硬化させる（ステップＳ６５）。これにより、石英基板５１、水晶板５３及び水晶板５４からなる３層構造の接合体を得ることができる。

次に、表面仕上げ加工として、第１水晶５３の表面または第２水晶板５４の表面のうち露出している上露出平面を研磨し平滑化して鏡面とする（ステップＳ６６）。

最後に、ステップＳ６６の上露出平面を鏡面仕上げされた水晶板５３、水晶板５４および石英基板５１を貼り合わせた接合体を洗浄して、光学補償素子ＯＣの作製を完了する（ステップＳ６７）。

なお、以上のようにして得た光学補償素子ＯＣは、偏光変調部３１ａの組立工程に際して、入射側カバー７４ａ等として、第１基板７２ａ表面に貼り付けられる。

なお、本実施形態ではステップＳ６６の表面仕上げ加工として、光学部品の上露出面を研磨して鏡面とする方法採用していたが、これに限らず、該上露出平面に接着剤を介して他の石英基板（透光性基板）を貼り付けてもよい。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

また、上記実施形態では、透過型の液晶パネルすなわち偏光変調部３１ａに適用する光学補償素子ＯＣについて説明したが、反射型の液晶パネルにも水晶板の光学軸を適宜設定することによって上記光学補償素子ＯＣと同様の手法で作製した光学補償素子を組み込むことができる。

また、上記光学補償素子ＯＣにおいて、第１光学補償層７３ａ及び第２光学補償層７３ｂのいずれか一方は省略することができる。

また、上記実施形態のプロジェクタ１０では、光源装置２１を、光源ランプ２１ａ、一対のフライアイ光学系２１ｄ，２１ｅ、偏光変換部材２１ｇ、及び重畳レンズ２１ｉで構成したが、フライアイ光学系２１ｄ，２１ｅ、偏光変換部材２１ｇ等については省略することができ、光源ランプ２１ａも、ＬＥＤ等の別光源に置き換えることができる。

また、上記実施形態では、色分離光学系２３を用いて照明光の色分離を行って、光変調部２５において各色の変調を行った後に、クロスダイクロイックプリズム２７において各色の像の合成を行っているが、単一の液晶パネルすなわち液晶ライトバルブ３１によって画像を形成することもできる。

第１実施形態に係る液晶パネルの構造を説明する側方断面図である。 図１の液晶パネルを構成する光学補償素子の製法を説明するフローチャートである。 石英基板に対する第１水晶板の貼り合わせを説明する斜視図である。 石英基板に対する第１水晶板の貼り合わせを説明する斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、石英基板と第１水晶板とのアライメントを説明する斜視図及び平面図である。 石英基板に対する第２水晶板の貼り合わせを説明する斜視図である。 石英基板に対して一対の水晶板を貼り付けた接合体の側方断面図である。 接合体をフッ酸処理する工程を説明する図である。 図１の液晶ライトバルブを組み込んだプロジェクタの光学系を説明する図である。 第２実施形態の光学補償素子の製法を説明するフローチャートである。 水晶板の光学軸の設定を説明する斜視図である。 石英基板に対して水晶板を貼り付けた接合体の側方断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、接合体の切断及び積層貼り付けを説明する平面図である。 第３実施形態の光学補償素子の製法を説明するフローチャートである。 水晶板の光学軸の設定を説明する斜視図である。 第１水晶板に対する第２水晶板の貼り合わせを説明する斜視図である。 第１水晶板に対する第２水晶板の貼り合わせを説明する斜視図である。

符号の説明

１０…プロジェクタ、 ２１…光源装置、 ２３…色分離光学系、 ２３ａ，２３ｂ…ダイクロイックミラー、 ２５…光変調部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶パネル、 ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ…偏光フィルタ、 ２７…クロスダイクロイックプリズム、 ２９…投射レンズ、 ３１…液晶ライトバルブ、 ３１ａ…偏光変調部、 ３１ｂ…第１偏光フィルタ、 ３１ｃ…第２偏光フィルタ、 ５０…接合体、 ５０ａ，５０ｂ…露出平面、 ５１…石英基板、 ５１ａ，５１ｂ…平坦面、 ５３…第１水晶板、 ５４…第２水晶板、 ６１…治具、 ６３…ホルダ、 ６４…処理容器、 ６８…マスク、 ７１…液晶層、 ７２ａ…第１基板、 ７２ｂ…第２基板、 ７３ａ…第１光学補償層、 ７３ｂ…第２光学補償層、 ７４ａ…入射側カバー、 ７４ｂ…射出側カバー、 ７５…共通電極、 ７６…第１配向膜、 ７７…透明画素電極、 ７８…第２配向膜、 ７９…ブラックマトリックス、 １５０…接合体、 ＯＣ…光学補償素子、 ＵＲ…紫外線硬化樹脂

Claims (10)

1. 液晶の入射側及び出射側の少なくとも一方に配置される光学補償素子の製造方法であって、
   光学補償板に対してエッチングを行うことによって、前記光学補償板の厚みを減少させる工程
   を備えることを特徴とする光学補償素子の製造方法。
2. 前記光学補償板は、光学的異方性結晶であり、
   前記光学補償板は、入射面に対して傾いて設けられた光学軸を有し、当該光学軸の傾きは、前記液晶を通過した光に生じる位相ずれを補償する方向に設定されている請求項１から請求項１のいずれか一項記載の光学補償素子の製造方法。
3. 前記光学補償板の厚みを減少させる工程の前に、透光性基板の少なくとも一方の平坦面上に、前記光学補償板をアライメントして接着剤で貼り付ける工程、
   を備える請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の光学補償素子の製造方法。
4. 前記透光性基板に前記光学補償板を貼り付ける工程は、前記透光性基板の前記一方の平坦面上に前記接着剤を塗布する工程と、前記透光性基板と前記光学補償板とを貼り合わせてアライメントする工程と、前記接着剤を硬化させる工程とを備える請求項３記載の光学補償素子の製造方法。
5. 前記光学補償板をアライメントして接着剤で貼り付ける工程は、前記透光性基板の他方の平坦面上に、光学的異方性材料で形成された別の光学補償板をアライメントして接着剤で貼り付ける工程を含む請求項３及び請求項４のいずれか一項記載の光学補償素子の製造方法。
6. 前記透光性基板は、石英ガラス製であり、前記接着剤は、紫外線硬化樹脂である請求項３から請求項５のいずれか一項記載の光学補償素子の製造方法。
7. 前記光学補償板のエッチング後に露出した平面を研磨する工程をさらに備える請求項１から請求項６のいずれか一項記載の光学補償素子の製造方法。
8. 前記光学補償板のエッチング後に露出した平面を、接着剤を介して別の透明部材に接着する工程さらに備える請求項１から請求項６のいずれか一項記載の光学補償素子の製造方法。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項記載の光学補償素子の製造方法によって作製した光学補償素子を有する液晶装置。
10. 請求項９記載の液晶装置を含む光変調装置と、
    前記光変調装置を照明する照明装置と、
    前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射レンズと、
    を備えるプロジェクタ。
    

Images