JP2008015300A - Optical apparatus and projector equipped therewith - Google Patents

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Takashi Endo
隆史 遠藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical apparatus with a small footprint, while suppressing cost increase and improving optical modulation accuracy of contrast or the like, and to provide a projector equipped therewith. <P>SOLUTION: In an inside support layer 84, the minor axis or the optical axis OA2 of an index ellipsoid RIE2 is in XZ surface and has a constant tilt angle θ2 with respect to a Z axis. The tilt angle θ2 is substantially equal to a pre-tilt angle θ1 that is given to a liquid crystal layer 71. By adjusting the index ellipsoid RIE2 and the thickness d2 of the inside support layer 84, integrated value of retardation can be minimized for a lighting device, and the contrast of an image formed by a liquid crystal light valve 31 can be enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像形成用の光学装置に関し、さらに、当該光学装置を組み込んだプロジェクタに関する。   The present invention relates to an optical device for image formation, and further relates to a projector incorporating the optical device.

従来の液晶プロジェクタとして、コントラスト比を向上させる目的で垂直配向型の液晶パネルを用い、液晶パネルと入射偏光板との間に補償用の光学異方性素子を配置するとともに、この光学異方性素子を液晶パネルにおける液晶分子の配向方向に応じて角度傾斜させるものがある(特許文献1参照)。
特開2006−11298号公報
As a conventional liquid crystal projector, a vertical alignment type liquid crystal panel is used for the purpose of improving the contrast ratio, and an optical anisotropy element for compensation is arranged between the liquid crystal panel and the incident polarizing plate. There is one in which an element is inclined at an angle according to the alignment direction of liquid crystal molecules in a liquid crystal panel (see Patent Document 1).
JP 2006-11298 A

しかし、上記のような光学異方性素子を用いる場合、液晶パネルと入射偏光板との間に光学異方性素子を配置するための十分な空間を確保する必要がある。また、光学異方性素子を特別に組み込んで固定することに起因してコストが増加する。   However, when using the optically anisotropic element as described above, it is necessary to secure a sufficient space for disposing the optically anisotropic element between the liquid crystal panel and the incident polarizing plate. Further, the cost increases due to the special incorporation and fixing of the optically anisotropic element.

なお、液晶パネルの前後に配置される偏光板は、通常、PVA(ポリビニールアルコール)がTAC(トリアセチルセルロース)と呼ばれる支持層にサンドイッチされた構造を持っている。このTACは、大きくないが複屈折性を有しており、偏光板をクロスニコルに配置しても斜入射光が漏れてコントラストを低下させる現象が生じていた。   The polarizing plates disposed before and after the liquid crystal panel usually have a structure in which PVA (polyvinyl alcohol) is sandwiched between support layers called TAC (triacetyl cellulose). Although this TAC is not large, it has birefringence, and even when the polarizing plate is arranged in crossed Nicols, a phenomenon occurs in which oblique incident light leaks and the contrast is lowered.

そこで、本発明は、省スペースでコスト増加を抑えつつコントラスト等の光変調精度を向上させることができる光学装置及びこれを備えるプロジェクタを提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an optical device capable of improving light modulation accuracy such as contrast while saving space and suppressing an increase in cost, and a projector including the optical device.

上記課題を解決するため、本発明に係る光学装置は、(a)垂直配向モードで動作する液晶を含む液晶セルと、(b)液晶セルの入射側及び射出側のうち少なくとも一方に配置される偏光板とを備え、(c)偏光板は、偏光膜と、当該偏光膜を支持すべく当該偏光膜の液晶セル側に設けられる内側支持層とを含み、(d)内側支持層が、液晶パネルの入射面の法線方向に対して傾いた光学軸を有する負の一軸性の屈折材料で形成されている。   In order to solve the above problems, an optical device according to the present invention is disposed on at least one of (a) a liquid crystal cell including a liquid crystal operating in a vertical alignment mode, and (b) an incident side and an emission side of the liquid crystal cell. (C) the polarizing plate includes a polarizing film and an inner support layer provided on the liquid crystal cell side of the polarizing film to support the polarizing film, and (d) the inner support layer is a liquid crystal It is made of a negative uniaxial refractive material having an optical axis inclined with respect to the normal direction of the incident surface of the panel.

上記光学装置では、液晶セル中の液晶の光軸に製造においてプレチルトのバラツキが生じた場合にも、液晶セルとは別体の偏光板の内側支持層の光学軸の向きを予め調節できるようにすることで、負の一軸性の屈折材料である内側支持層の屈折率特性を利用して、このようなプレチルトのバラツキに対しても対応できる。これにより、これまで望ましくないと考えられていた偏光板の複屈折性を逆に有効に活用することができ、省スペースでコスト増加を抑えつつ、液晶セルによる調光すなわち光変調の精度を向上させることができる。   In the above optical device, the orientation of the optical axis of the inner support layer of the polarizing plate separate from the liquid crystal cell can be adjusted in advance even when a pretilt variation occurs in the optical axis of the liquid crystal in the liquid crystal cell. By doing so, it is possible to cope with such a pretilt variation by utilizing the refractive index characteristic of the inner support layer which is a negative uniaxial refractive material. This makes it possible to effectively utilize the birefringence of the polarizing plate, which was previously considered undesirable, and improves the dimming or light modulation accuracy of the liquid crystal cell while saving space and increasing costs. Can be made.

また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記光学装置において、液晶セルは、オフ状態における液晶の光軸が入射面の法線に対して所定のプレチルト角だけ傾斜配向したものであり、内側支持層は、液晶セル中におけるオフ状態の液晶の配向方向であって入射面に対して傾斜する方向に、一様な光学軸を有する。この場合、液晶セルのオフ状態(すなわち電圧無印可状態)において液晶の光軸が入射面の法線に対して傾斜配向する結果として液晶に所謂プレチルトが生じているが、偏光板の内側支持層の屈折率特性を利用することにより、液晶のプレチルトによって生じた正面方向に関する像光のリタデーションを相殺又は低減することができる。これにより、オフ時に液晶セルの正面方向において黒が浮き上がって画像のコントラストが低下する現象を抑えることができる。なお、オフ状態の液晶セルに残存するプレチルトは液晶層内で一様であり、内側支持層の屈折率特性を一様とし向きを調節することで、液晶のプレチルトによって正面方向に生じる像光のリタデーションを有効に補償することができる。   According to a specific aspect or aspect of the present invention, in the optical device, the liquid crystal cell is configured such that the optical axis of the liquid crystal in the off state is tilted and aligned by a predetermined pretilt angle with respect to the normal of the incident surface. The inner support layer has a uniform optical axis in the orientation direction of the off-state liquid crystal in the liquid crystal cell and in the direction inclined with respect to the incident surface. In this case, a so-called pretilt is generated in the liquid crystal as a result of the optical axis of the liquid crystal being tilted with respect to the normal of the incident surface in the off state of the liquid crystal cell (that is, in the state where no voltage is applied). By utilizing the refractive index characteristic, it is possible to cancel or reduce the retardation of the image light in the front direction caused by the pretilt of the liquid crystal. As a result, it is possible to suppress a phenomenon in which black rises in the front direction of the liquid crystal cell and the contrast of the image decreases when the liquid crystal cell is turned off. Note that the pretilt remaining in the liquid crystal cell in the off state is uniform within the liquid crystal layer, and the refractive index characteristic of the inner support layer is made uniform and the orientation is adjusted, so that the image light generated in the front direction due to the pretilt of the liquid crystal is adjusted. Retardation can be compensated effectively.

本発明の別の態様では、内側支持層が、液晶セルの入射面に平行な入射平面及び射出平面を有するとともに、当該入射平面及び射出平面の法線に対して光学軸を傾斜させた平板である。この場合、偏光板が液晶セル等に対して平行に配置されるので偏光板を簡易に安定した状態で精密に固定することができる。   In another aspect of the present invention, the inner support layer is a flat plate having an incident plane and an emission plane parallel to the incident plane of the liquid crystal cell and having an optical axis inclined with respect to the normal line of the incident plane and the emission plane. is there. In this case, since the polarizing plate is arranged in parallel to the liquid crystal cell or the like, the polarizing plate can be easily and precisely fixed in a stable state.

本発明のさらに別の態様では、内側支持層が、液晶セルの入射面に対して傾斜した互いに平行な入射平面及び射出平面を有するとともに、当該入射平面及び射出平面の法線方向に光学軸が存在する平板である。この場合、偏光板の内側支持層の光学軸を入射平面等に垂直な方向に設定することができ、内側支持層の加工や製作が比較的容易となる。   In yet another aspect of the present invention, the inner support layer has an entrance plane and an exit plane parallel to each other inclined with respect to the entrance plane of the liquid crystal cell, and the optical axis is in the normal direction of the entrance plane and the exit plane. It is an existing flat plate. In this case, the optical axis of the inner support layer of the polarizing plate can be set in a direction perpendicular to the incident plane or the like, and the inner support layer can be processed and manufactured relatively easily.

本発明のさらに別の態様では、内側支持層が、液晶セル中におけるオフ状態の液晶に起因するリタデーションを実質的にキャンセルするような厚さを有する。この場合、偏光板の内側支持層により、液晶のプレチルトに起因して液晶セルの正面方向において黒が浮き上がって画像のコントラストが低下する現象を抑えることができる。   In yet another aspect of the invention, the inner support layer has a thickness that substantially cancels retardation due to the off-state liquid crystal in the liquid crystal cell. In this case, the inner support layer of the polarizing plate can suppress the phenomenon in which black rises in the front direction of the liquid crystal cell due to the pretilt of the liquid crystal and the contrast of the image decreases.

本発明のさらに別の態様では、内側支持層が、液晶セル中におけるオフ状態の液晶に起因するリタデーションを、液晶セルの入射面に対する照明光の傾斜角の範囲に対応させて略キャンセルするような厚さを有する。この場合、液晶セルの正面方向だけでなくその近傍を含めた範囲でリタデーションを低減することができ、光学装置によって形成される像の画質を高めることができる。   In yet another aspect of the present invention, the inner support layer substantially cancels the retardation caused by the off-state liquid crystal in the liquid crystal cell corresponding to the range of the tilt angle of the illumination light with respect to the incident surface of the liquid crystal cell. Has a thickness. In this case, the retardation can be reduced not only in the front direction of the liquid crystal cell but also in the range including the vicinity thereof, and the image quality of the image formed by the optical device can be improved.

本発明のさらに別の態様では、偏光板が、液晶セルの入射側と射出側の双方に配置される。この場合、入射側に配置される偏光板によって液晶セルに偏光度の高い照明光を入射させることができるとともに、射出側に配置される偏光板によって液晶セルから特定の直線偏光を選択的に透過させることができ、透過光として光変調された像光を得ることができる。なお、入射側及び射出側の偏光板の双方或いはいずれか一方については、その内側支持層を液晶パネルの入射面の法線方向に対して傾いた光学軸を有する負の一軸性屈折材料とすることができる。   In yet another aspect of the present invention, polarizing plates are disposed on both the incident side and the emission side of the liquid crystal cell. In this case, illumination light having a high degree of polarization can be incident on the liquid crystal cell by the polarizing plate arranged on the incident side, and specific linearly polarized light is selectively transmitted from the liquid crystal cell by the polarizing plate arranged on the emission side. Thus, image light that is light-modulated as transmitted light can be obtained. In addition, for both or one of the incident-side and emission-side polarizing plates, the inner support layer is a negative uniaxial refractive material having an optical axis inclined with respect to the normal direction of the incident surface of the liquid crystal panel. be able to.

本発明に係るプロジェクタは、(a)上述した光変調用の光学装置と、(b)光学装置を照明する照明装置と、(c)光学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。   A projector according to the present invention includes (a) the optical device for light modulation described above, (b) an illumination device that illuminates the optical device, and (c) a projection lens that projects an image formed by the optical device. .

上記プロジェクタにおいては、上述の光学装置を備えており、液晶セル中の液晶の光軸に製造上のプレチルトのばらつきが生じる場合であっても、このようなチルトによって生じた像光のリタデーションを相殺又は低減することができる。これにより、省スペースでコスト増加を抑えつつ液晶セルによる調光すなわち光変調の精度を向上させることができるので、簡単な構造でありながら高品位の画像を投射できるプロジェクタを提供することができる。   The projector includes the optical device described above, and cancels out the retardation of the image light generated by the tilt even when manufacturing pre-tilt variation occurs on the optical axis of the liquid crystal in the liquid crystal cell. Or it can be reduced. As a result, it is possible to improve the dimming, that is, the accuracy of light modulation by the liquid crystal cell while saving space and suppressing an increase in cost. Therefore, it is possible to provide a projector that can project a high-quality image with a simple structure.

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る光学装置である液晶ライトバルブ(光変調装置)の構造を説明する拡大断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view illustrating the structure of a liquid crystal light valve (light modulation device) that is an optical device according to a first embodiment of the present invention.

図示の液晶ライトバルブ31において、入射側の偏光板である第1偏光フィルタ31bと、射出側の偏光板である第2偏光フィルタ31cとは、クロスニコルを構成する。これら第1及び第2偏光フィルタ31b,31c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である。   In the illustrated liquid crystal light valve 31, the first polarizing filter 31b, which is an incident-side polarizing plate, and the second polarizing filter 31c, which is an exit-side polarizing plate, form crossed Nicols. The polarization modulator 31a sandwiched between the first and second polarizing filters 31b and 31c is a liquid crystal panel that changes the polarization direction of incident light in units of pixels in accordance with an input signal.

偏光変調部31aは、垂直配向モードで動作する液晶(すなわち垂直配向型の液晶)で構成される液晶層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、入射側の第1基板72aの外側に入射側カバー74aを備え、射出側の第2基板72bの外側に射出側カバー74bを備える。   The polarization modulation unit 31a sandwiches a liquid crystal layer 71 composed of liquid crystal operating in a vertical alignment mode (that is, a vertical alignment type liquid crystal), and a transparent first substrate 72a on the incident side and a second transparent on the emission side. And a substrate 72b. Further, the polarization modulator 31a includes an incident side cover 74a outside the incident side first substrate 72a, and includes an emission side cover 74b outside the second substrate 72b on the emission side.

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、その上には、例えば配向膜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、その上には、例えば配向膜78が形成されている。ここで、第1及び第2基板72a,72bと、これらに挟まれた液晶層71と、電極75,77とは、入射光の偏光状態を変化させるための液晶セルとなっている。また、液晶セルを構成する各画素は、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とを含む。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。   A transparent common electrode 75 is provided on the surface of the first substrate 72a on the liquid crystal layer 71 side, and an alignment film 76 is formed thereon, for example. On the other hand, on the surface of the second substrate 72b on the liquid crystal layer 71 side, there are a plurality of transparent pixel electrodes 77 arranged in a matrix and thin film transistors (not shown) electrically connected to the transparent pixel electrodes 77. And an alignment film 78 is formed thereon, for example. Here, the first and second substrates 72a and 72b, the liquid crystal layer 71 sandwiched therebetween, and the electrodes 75 and 77 form a liquid crystal cell for changing the polarization state of incident light. Each pixel constituting the liquid crystal cell includes one pixel electrode 77, a common electrode 75, and a liquid crystal layer 71 sandwiched therebetween. A grid-like black matrix 79 is provided between the first substrate 72a and the common electrode 75 so as to partition each pixel.

ここで、配向膜76,78は、液晶層71を構成する液晶性化合物を必要な方向に配列させるためのものであり、液晶層71に電圧が印加されないオフ状態において、液晶性化合物の光学軸を第1基板72aの法線に対して大きくないが一様な傾きとなるように配向させる役割を有し、液晶層71に電圧が印加されたオン状態において、液晶性化合物の光学軸が第1基板72aの法線に対して垂直な特定の方向(具体的にはX方向)に配向することを許容する。   Here, the alignment films 76 and 78 are for aligning the liquid crystal compound constituting the liquid crystal layer 71 in a necessary direction, and in the off state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 71, the optical axis of the liquid crystal compound. In the on-state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 71, the optical axis of the liquid crystal compound is the first in the ON state. It is allowed to be oriented in a specific direction (specifically, X direction) perpendicular to the normal line of one substrate 72a.

図2は、第1偏光フィルタ31b等の構造を説明する断面構造図である。第1偏光フィルタ31bは、偏光膜81と、外側支持層83と、内側支持層84とを備える偏光素子である。ここで、偏光膜81は、外側支持層83と内側支持層84との間にサンドイッチされた状態で保持されている。偏光膜81は、一定方向に振動する光のみを通過させるためのもので、PVA(ポリビニールアルコール)膜に染料を吸着させて特定方向に延伸させることによって形成される。また、外側支持層83は、TAC(トリアセチルセルロース)膜で形成されている。内側支持層84は、TAC等の有機物質の薄板で形成可能であるが、サファイア板等の無機物質の薄板でも形成可能である。ここで、内側支持層84は、負の一軸性の屈折材料で形成されるとともに光入射端面と光射出端面とが平行な平板すなわち平板素子であり、後に詳述するが、偏光膜81よりも内側(すなわち図1の偏光変調部31aに対向する側)に配置される関係上、その光学軸が第1偏光フィルタ31bや偏光変調部31aの入射面の法線方向に対して傾いた状態に設定されている。つまり、偏光膜81は、その光学軸が図1に示す液晶層71の配向方向(具体的にはX方向)を含むXZ面内となるように配置されており、さらに、その光学軸がZ軸に対して所定の傾斜角を成している。なお、外側支持層83も、負の一軸性の屈折材料で形成された平板素子であるが、その光学軸は、第1偏光フィルタ31bや偏光変調部31aの入射面の法線方向に対して傾ける必要がない。   FIG. 2 is a cross-sectional structure diagram illustrating the structure of the first polarizing filter 31b and the like. The first polarizing filter 31b is a polarizing element including a polarizing film 81, an outer support layer 83, and an inner support layer 84. Here, the polarizing film 81 is held in a sandwiched state between the outer support layer 83 and the inner support layer 84. The polarizing film 81 is for passing only light that vibrates in a certain direction, and is formed by adsorbing a dye to a PVA (polyvinyl alcohol) film and stretching it in a specific direction. The outer support layer 83 is formed of a TAC (triacetyl cellulose) film. The inner support layer 84 can be formed of a thin plate of an organic material such as TAC, but can also be formed of a thin plate of an inorganic material such as a sapphire plate. Here, the inner support layer 84 is a flat plate that is formed of a negative uniaxial refracting material and has a light incident end face and a light exit end face that are parallel to each other. The optical axis is inclined with respect to the normal direction of the incident surface of the first polarizing filter 31b and the polarization modulator 31a because of the arrangement inside (that is, the side facing the polarization modulator 31a in FIG. 1). Is set. That is, the polarizing film 81 is disposed so that its optical axis is in the XZ plane including the alignment direction (specifically, the X direction) of the liquid crystal layer 71 shown in FIG. A predetermined inclination angle is formed with respect to the axis. The outer support layer 83 is also a flat element made of a negative uniaxial refractive material, but its optical axis is relative to the normal direction of the incident surface of the first polarizing filter 31b or the polarization modulator 31a. There is no need to tilt.

この内側支持層84は、図1の偏光変調部31aの機能を高めるための光学補償板として機能する。つまり、内側支持層84の屈折率特性を利用することにより、液晶層71中の液晶のプレチルトによって生じた正面方向に関する像光のリタデーションを相殺又は低減することができ、オフ時に偏光変調部31aによって形成される画像について黒が浮き上がってコントラストが低下する現象を抑えることができる。内側支持層84は、例えばこれがサファイアで形成される場合、屈折率楕円体の屈折差が0.008程度となり、30〜100μm程度の厚さに調整される。また、内側支持層84は、例えばこれがTACで形成される場合、屈折率楕円体の屈折差は製造時の延伸力に依存するため、厚みはその屈折率差に合わせて適宜設定される。   The inner support layer 84 functions as an optical compensator for enhancing the function of the polarization modulator 31a shown in FIG. That is, by utilizing the refractive index characteristic of the inner support layer 84, the retardation of the image light in the front direction caused by the pretilt of the liquid crystal in the liquid crystal layer 71 can be canceled or reduced, and the polarization modulation unit 31a can turn off when turned off. It is possible to suppress the phenomenon in which black rises in the formed image and the contrast is lowered. For example, when the inner support layer 84 is formed of sapphire, the refractive index ellipsoid has a refractive difference of about 0.008 and is adjusted to a thickness of about 30 to 100 μm. For example, when the inner support layer 84 is formed of TAC, the refractive difference of the refractive index ellipsoid depends on the stretching force at the time of manufacture, and thus the thickness is appropriately set according to the refractive index difference.

なお、第2偏光フィルタ31cも、第1偏光フィルタ31bと同様に、偏光膜81及び支持層83,84からなる3層構造を有する。ただし、説明の便宜上、第2偏光フィルタ31cについては、内側支持層84がまず屈折率異方性のない等方性材料で形成されていることを前提として説明を行う。   The second polarizing filter 31c also has a three-layer structure including the polarizing film 81 and the support layers 83 and 84, similarly to the first polarizing filter 31b. However, for convenience of explanation, the second polarizing filter 31c will be described on the assumption that the inner support layer 84 is first formed of an isotropic material having no refractive index anisotropy.

図3は、液晶層71の屈折率と内側支持層84の屈折率とを説明する側方断面の概念図である。ここで、液晶層71の入射面71a及び射出面71bと、内側支持層84の入射平面84a及び射出平面84bとは、互いに全て平行になっている。   FIG. 3 is a conceptual side sectional view for explaining the refractive index of the liquid crystal layer 71 and the refractive index of the inner support layer 84. Here, the entrance surface 71a and the exit surface 71b of the liquid crystal layer 71 and the entrance plane 84a and the exit plane 84b of the inner support layer 84 are all parallel to each other.

電圧が印可されていないオフ状態の液晶層71において、液晶性化合物の屈折率楕円体RIE1の長軸すなわち光学軸OA1は、XZ面内でZ軸に対して小さいが一定の傾き角を有している。この際、屈折率楕円体RIE1の傾き方向はX方向であり、このX方向を液晶層71の配向方向と呼ぶものとする。また、屈折率楕円体RIE1の配向方向における傾き角は、プレチルト角θ1と呼ばれる。一方、内側支持層84において、これを構成する負の一軸性結晶の屈折率楕円体RIE2の短軸すなわち光学軸OA2は、XZ面内にあってZ軸に対して小さいが一定の傾き角を有している。より詳細に説明すると、屈折率楕円体RIE2の傾き方向すなわち方位角は、液晶層71の配向方向と同じX方向となっており、屈折率楕円体RIE2が傾く方位角における傾き角θ2すなわち極角は、本実施形態の場合、液晶層71に付与されているプレチルト角θ1と略等しくなっている。ここで、内側支持層84の屈折率楕円体RIE2の短軸の傾き角θ2と液晶層71のプレチルト角θ1とが略等しいとしたのは、内側支持層84の屈折率と液晶層71の屈折率とが等しい場合は、内側支持層84の屈折率楕円体RIE2の短軸の傾き角θ2と液晶層71のプレチルト角θ1とは等しくなるのが原則であるが、内側支持層84の屈折率と液晶層71の屈折率とが異なる場合は、その屈折率の差を考慮して(ある入射角度で偏光変調部31aに入射する光線において、内側支持層84内を透過する際と液晶層71内を透過する際とでその光線が平行となるように)、液晶層71のプレチルト角θ1に対して増減させた角度が、内側支持層84の屈折率楕円体RIEの短軸の傾き角θ2として設定されるからである。   In the liquid crystal layer 71 in the off state to which no voltage is applied, the major axis of the refractive index ellipsoid RIE1 of the liquid crystal compound, that is, the optical axis OA1 has a small tilt angle with respect to the Z axis in the XZ plane, but a constant tilt angle. ing. At this time, the tilt direction of the refractive index ellipsoid RIE1 is the X direction, and this X direction is referred to as the alignment direction of the liquid crystal layer 71. The tilt angle in the orientation direction of the refractive index ellipsoid RIE1 is called a pretilt angle θ1. On the other hand, in the inner support layer 84, the minor axis of the refractive index ellipsoid RIE2 of the negative uniaxial crystal constituting the inner support layer 84, that is, the optical axis OA2, is in the XZ plane and has a small tilt angle with respect to the Z axis. Have. More specifically, the tilt direction, that is, the azimuth angle of the refractive index ellipsoid RIE2 is the same X direction as the alignment direction of the liquid crystal layer 71, and the tilt angle θ2, ie, polar angle, at the azimuth angle at which the refractive index ellipsoid RIE2 tilts. Is substantially equal to the pretilt angle θ1 given to the liquid crystal layer 71 in the present embodiment. Here, the inclination angle θ2 of the minor axis of the refractive index ellipsoid RIE2 of the inner support layer 84 and the pretilt angle θ1 of the liquid crystal layer 71 are assumed to be substantially equal. The refractive index of the inner support layer 84 and the refraction of the liquid crystal layer 71 In principle, when the refractive index is equal, the minor axis inclination angle θ2 of the refractive index ellipsoid RIE2 of the inner support layer 84 and the pretilt angle θ1 of the liquid crystal layer 71 are equal, but the refractive index of the inner support layer 84 If the refractive index of the liquid crystal layer 71 is different from that of the liquid crystal layer 71, the difference in the refractive index is taken into consideration (when the light incident on the polarization modulator 31a at a certain incident angle is transmitted through the inner support layer 84 and the liquid crystal layer 71). The angle of increase / decrease with respect to the pretilt angle θ1 of the liquid crystal layer 71 is such that the minor axis inclination angle θ2 of the refractive index ellipsoid RIE of the inner support layer 84 is such that the light beam becomes parallel when passing through the inside. It is because it is set as.

図4(a)は、液晶層71の屈折率を説明するための側面図であり、図4(b)は、液晶層71の屈折率を説明する平面図である。また、図5(a)は、内側支持層84の屈折率を説明する側面図であり、図5(b)は、内側支持層84の屈折率を説明する平面図である。   4A is a side view for explaining the refractive index of the liquid crystal layer 71, and FIG. 4B is a plan view for explaining the refractive index of the liquid crystal layer 71. FIG. 5A is a side view for explaining the refractive index of the inner support layer 84, and FIG. 5B is a plan view for explaining the refractive index of the inner support layer 84.

まず、液晶層71について考えると、液晶性化合物の屈折率楕円体は、正の一軸性材料に相当するものとなっており、屈折率を基準とする各軸方向の屈折率をnx,ny,nzとすると、一般にnx=ny<nzの関係が成り立ち、屈折率nzの長軸に対応する光学軸OA1が液晶層71の入射面71aに法線方向から入射する光線(垂直入射光)の光路VPに対して、プレチルト角θ1だけ傾いた状態となっている。ここで、図4(a)に示すように正常屈折率がnで異常屈折率がn、つまりnx=ny=n、nz=nであり、図4(b)に示すように垂直入射光の遅相軸方向に振動する光の屈折率がnで進相軸方向に振動する光の屈折率がnであるとすると、

Figure 2008015300
となっている。よって、垂直入射光に対する液晶層71のリタデーションRe1は、液晶層71の厚みをd1として、
Figure 2008015300
となる。同様に、内側支持層84について考えると、この内側支持層84は、負の一軸性結晶からなり、屈折率を基準とする各軸方向の屈折率をnx,ny,nzとすると、一般にnx=ny>nzの関係が成り立ち、屈折率nzの短軸に対応する光学軸OA2が内側支持層84の入射平面84aに法線方向から入射する光線(垂直入射光)の光路VPに対して、傾き角θ2(θ2はθ1と等しいか近い値)だけ傾いた状態となっている。ここで、図5(a)に示すように正常屈折率がNで異常屈折率がNであり、図5(b)に示すように垂直入射光の進相軸方向に振動する光の屈折率がnで遅相軸方向に振動する光の屈折率がnであるとすると、
Figure 2008015300
となっている。よって、垂直入射光に対する内側支持層84のリタデーションRe2は、内側支持層84の厚みをd2として、
Figure 2008015300
となる。ここで、液晶層71の屈折率nzの長軸と内側支持層84の屈折率nzの短軸とは平行又は略平行に配置されており、それぞれの遅相軸及び進相軸は互いに入れ替わっている。したがって、垂直入射光に対するトータルのリタデーションREは、式(3)で与えられるRe1と、式(6)で与えられるRe2との差の絶対値で与えられる。つまり、Re1=Re2のとき、第1偏光フィルタ31bから射出された偏光と第2偏光フィルタ31cに入射する偏光は同一状態となり、垂直入射光に対する第2偏光フィルタ31cでの遮光が完全となる。 First, considering the liquid crystal layer 71, the refractive index ellipsoid of the liquid crystal compound corresponds to a positive uniaxial material, and the refractive index in each axial direction based on the refractive index is expressed as nx, ny, Assuming nz, generally, the relationship of nx = ny <nz is established, and the optical path OA1 corresponding to the major axis of the refractive index nz is the optical path of the light beam (normally incident light) incident on the incident surface 71a of the liquid crystal layer 71 from the normal direction. It is in a state tilted by a pretilt angle θ1 with respect to VP. Here, a FIGS. 4 (a) are shown as ordinary refractive index at n o extraordinary refractive index n e, that is nx = ny = n o, nz = n e, as shown in FIG. 4 (b) If the refractive index of light oscillating in the slow axis direction of normal incident light is n 2 and the refractive index of light oscillating in the fast axis direction is n 1 ,
Figure 2008015300
It has become. Therefore, the retardation Re1 of the liquid crystal layer 71 with respect to the normal incident light is expressed as follows:
Figure 2008015300
It becomes. Similarly, when considering the inner support layer 84, the inner support layer 84 is made of a negative uniaxial crystal, and when the refractive indexes in the respective axial directions based on the refractive index are nx, ny, and nz, generally nx = The relationship of ny> nz holds, and the optical axis OA2 corresponding to the minor axis of the refractive index nz is inclined with respect to the optical path VP of the light ray (normally incident light) incident on the incident plane 84a of the inner support layer 84 from the normal direction. It is inclined by an angle θ2 (θ2 is equal to or close to θ1). Here, FIG. 5 extraordinary refractive index ordinary refractive index as shown in (a) is in N o is N e, the light vibrating in the fast axis direction perpendicular incident light as shown in FIG. 5 (b) If the refractive index is n 4 and the refractive index of light oscillating in the slow axis direction is n 3 ,
Figure 2008015300
It has become. Therefore, the retardation Re2 of the inner support layer 84 with respect to the normal incident light has the thickness of the inner support layer 84 as d2.
Figure 2008015300
It becomes. Here, the major axis of the refractive index nz of the liquid crystal layer 71 and the minor axis of the refractive index nz of the inner support layer 84 are arranged in parallel or substantially in parallel, and the slow axis and the fast axis are interchanged with each other. Yes. Therefore, the total retardation RE with respect to the normal incident light is given by the absolute value of the difference between Re1 given by Expression (3) and Re2 given by Expression (6). That is, when Re1 = Re2, the polarized light emitted from the first polarizing filter 31b and the polarized light incident on the second polarizing filter 31c are in the same state, and the light blocking by the second polarizing filter 31c with respect to the vertically incident light becomes complete.

以下では、液晶ライトバルブ31への入射光が角度分布を有する場合について考察する。まず、空気中から液晶ライトバルブ31に斜めに入射するある光束L1について考え、空気中での傾き角をη0とし、内側支持層84中での傾き角をη1とし、液晶層71中での傾き角をη2とする。この場合、内側支持層84において、NとNとの差が小さいことからN≒Nとなるので、空気中から内側支持層84に傾き角η0で入射した光束については、以下の条件を満たすような光路をたどる。
sin(η0):sin(η1)=1:1/N
sin(η1)=sin(η0)/N … (7)
さらに、液晶層71において、n≒nとなるので、内側支持層84中で傾き角η1で液晶層71に傾き角η2で入射した光束については、以下のようになる。
sin(η1):sin(η2)=1/N:1/n
sin(η2)=sin(η1)(N/n) … (8)
以上では、入射面71aに法線に対して傾き角η0で入射する光束について考えたが、入射光の傾斜の方向も問題となる。ここでは、X軸方向を基準として傾斜方向を考えるものとして、上述の傾き角η0を極角とし、入射光束の方位角をφであるとする。この場合、液晶ライトバルブ31を通過する光束が内側支持層84中において光学軸OA1となす角w1と、液晶層71中の光学軸OA2となす角w2とは、上記変数η0,φとこれらに基づいて得られるη1,η2とから幾何学的に求めることができる。なお、内側支持層84の屈折率と液晶層71の屈折率とが等しい場合、図3に示す傾き角θ2とプレチルト角θ1とが等しくなり、液晶ライトバルブ31を通過する光束が光学軸OA1,OA2となす角w1,w2も互いに等しくなる(OA1=OA2,w1=w2)。以上のような斜め入射光が内側支持層84と液晶層71とを通過する際のリタデーションRe’は、次式

Figure 2008015300
で与えられる。上式でd2/cos(η2)は、傾斜した入射光の内側支持層84における実効光路長であり、d1/cos(η1)は、傾斜した入射光の液晶層71における実効光路長である。 Below, the case where the incident light to the liquid crystal light valve 31 has an angular distribution will be considered. First, consider a certain light beam L1 that is obliquely incident on the liquid crystal light valve 31 from the air, the inclination angle in the air is η0, the inclination angle in the inner support layer 84 is η1, and the inclination in the liquid crystal layer 71 is Let the angle be η2. In this case, since the difference between N o and N e in the inner support layer 84 is small, N o ≈N e , so that the light flux incident on the inner support layer 84 from the air at the inclination angle η0 is as follows: Follow the optical path that satisfies the conditions.
sin (η0): sin (η1) = 1: 1 / N o
sin (η1) = sin (η0) / N o (7)
Further, in the liquid crystal layer 71, since the n o ≒ n e, for the light beam incident at an inclination angle η2 to the liquid crystal layer 71 inclination angle η1 in the inner support layer 84, as follows.
sin (η1): sin (η2 ) = 1 / N o: 1 / n o
sin (η2) = sin (η1 ) (N o / n o) ... (8)
In the above, the light beam incident on the incident surface 71a with the inclination angle η0 with respect to the normal line has been considered, but the direction of the incident light inclination is also a problem. Here, assuming that the tilt direction is considered with reference to the X-axis direction, the tilt angle η0 described above is a polar angle, and the azimuth angle of the incident light beam is φ. In this case, the angle w1 formed by the light beam passing through the liquid crystal light valve 31 with the optical axis OA1 in the inner support layer 84 and the angle w2 formed with the optical axis OA2 in the liquid crystal layer 71 are the variables η0, φ and the above. It can be obtained geometrically from η1 and η2 obtained based on this. When the refractive index of the inner support layer 84 and the refractive index of the liquid crystal layer 71 are equal, the tilt angle θ2 and the pretilt angle θ1 shown in FIG. 3 are equal, and the light flux passing through the liquid crystal light valve 31 is optical axis OA1, The angles w1 and w2 formed with OA2 are also equal to each other (OA1 = OA2, w1 = w2). The retardation Re ′ when the oblique incident light as described above passes through the inner support layer 84 and the liquid crystal layer 71 is expressed by the following formula.
Figure 2008015300
Given in. In the above equation, d2 / cos (η2) is the effective optical path length of the inclined incident light in the inner support layer 84, and d1 / cos (η1) is the effective optical path length of the inclined incident light in the liquid crystal layer 71.

結果的に、液晶ライトバルブ31すなわち内側支持層84と液晶層71とを通過する際のリタデーションRe’は、屈折率n,n,N,N,d1,d2が定数であり、値η1,η2,w1,w2が上記値η0,φによって決定されるパラメータであるので、以下のような関数f
Re’=f(η0,φ) … (10)
と考えて処理することができる。よって、上記式(10)に基づいて、全ての入射光線に関してリタデーションRe’を求めてこれらの総和が最小値になるように、内側支持層84の厚みd2を最適化することもでき、この場合、液晶ライトバルブ31の透過及び遮光によって決定される画像のコントラストは最大となる。例えばある一定のNAで液晶ライトバルブ31に垂直入射する光束の場合、開口角に対応するη0が0〜ηmaxとなり、方位角φが0〜360°となるので、以下の積分値

Figure 2008015300
がゼロに近づくように内側支持層84を設定する。ここで、W(η0,φ)は、入射光の角度分布によって与えられる重み関数である。図6(a)は、通過光のリタデーションRe’=f(η0,φ)と傾き角η0との関係をφが傾斜方向から90°ずれている場合に視覚的に説明したものであり、傾き角η0が0となる正面方向の光に対してリタデーションRe’が最も小さくなっているが、傾き角η0が増加するに従ってリタデーションRe’が徐々に増加する。また、図6(b)は、入射光の重み関数W(η0,φ)と傾き角η0との関係を視覚的に説明したものであり、傾き角η0が0となる正面方向の光の密度が最も高くなっており、これに伴って重み関数が最大値となっている。以上は例示であり、リタデーションRe’=f(η0,φ)の特性は、液晶層71と内側支持層84の光学特性によって定まり、W(η0,φ)は、光源の放射特性、均一化光学系の光学特性、液晶のマイクロレンズの特性等によって定まる。つまり、内側支持層84の屈折率楕円体RIE2や厚みd2を調節することで、様々なW(η0,φ)の照明装置に対してリタデーションRe’=f(η0,φ)の積分値を極小化することができ、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最大限高めることができる。 Consequently, the retardation Re of passing through the liquid crystal light valve 31 or inner support layer 84 and the liquid crystal layer 71 ', the refractive index n o, n e, N o , a N e, d1, d2 are constants, Since the values η1, η2, w1, and w2 are parameters determined by the above values η0 and φ, the following function f
Re ′ = f (η0, φ) (10)
Can be processed. Therefore, the thickness d2 of the inner support layer 84 can be optimized based on the above formula (10) so that the retardation Re ′ is obtained for all incident rays and the sum of these is minimized. The contrast of the image determined by the transmission and shading of the liquid crystal light valve 31 is maximized. For example, in the case of a light beam perpendicularly incident on the liquid crystal light valve 31 with a certain NA, η0 corresponding to the opening angle is 0 to ηmax and the azimuth angle φ is 0 to 360 °.
Figure 2008015300
The inner support layer 84 is set so that is close to zero. Here, W (η0, φ) is a weighting function given by the angular distribution of incident light. FIG. 6A is a visual explanation of the relationship between the retardation Re ′ = f (η0, φ) of the passing light and the tilt angle η0 when φ is shifted by 90 ° from the tilt direction. The retardation Re ′ is the smallest for the light in the front direction where the angle η0 is 0, but the retardation Re ′ gradually increases as the inclination angle η0 increases. FIG. 6B visually illustrates the relationship between the weighting function W (η0, φ) of the incident light and the inclination angle η0, and the light density in the front direction where the inclination angle η0 is zero. Is the highest, and accordingly, the weighting function has the maximum value. The above is an example, and the characteristic of the retardation Re ′ = f (η0, φ) is determined by the optical characteristics of the liquid crystal layer 71 and the inner support layer 84, and W (η0, φ) is the emission characteristic of the light source and the homogenizing optics. It is determined by the optical characteristics of the system and the characteristics of the liquid crystal microlenses. That is, by adjusting the refractive index ellipsoid RIE2 and the thickness d2 of the inner support layer 84, the integral value of the retardation Re ′ = f (η0, φ) is minimized for various illumination devices of W (η0, φ). The contrast of the image formed by the liquid crystal light valve 31 can be maximized.

以上の式(11)によって表される積分値(合計リタデーション)は、高速演算を行うシミュレーションによって迅速に求めることができ、液晶層71の特性や内側支持層84の屈折率特性を入力することで、内側支持層84の厚みd2や傾き角θ2を迅速に決定することができる。   The integral value (total retardation) represented by the above equation (11) can be quickly obtained by a simulation that performs high-speed calculation, and by inputting the characteristics of the liquid crystal layer 71 and the refractive index characteristics of the inner support layer 84. The thickness d2 and the inclination angle θ2 of the inner support layer 84 can be determined quickly.

なお、以上では、内側支持層84が負の一軸性の屈折材料であり、それ自体単独で、液晶層71のプレチルトによって生じたリタデーションを相殺するための光学補償板として機能するものとして説明したが、第1偏光フィルタ31bではなく第2偏光フィルタ31cに同様の機能を持たせることができ、或いは第1及び第2偏光フィルタ31b,31cの双方に光学補償板としての機能を分担させることができる。第2偏光フィルタ31cを単独で光学補償板として機能させる場合、第2偏光フィルタ31cの内側支持層84の屈折率特性を図5等に示すものと同様にし、上記式(3)で与えられるリタデーションRe1と、上記式(6)で与えられる第2偏光フィルタ31cの内側におけるリタデーションRe2とが等しくなるようにする。また、両偏光フィルタ31b,31cに光学補償板としての機能を分担させる場合、両偏光フィルタ31b,31cの内側支持層84の屈折率特性を図5等に示すものと同様にし、上記式(3)で与えられるリタデーションRe1と、上記式(6)で与えられる各偏光フィルタ31b,31cの内側における各リタデーションの和のリタデーションRe2とが等しくなるようにする。   In the above description, the inner support layer 84 is a negative uniaxial refractive material, and the inner support layer 84 itself functions as an optical compensator for canceling the retardation caused by the pretilt of the liquid crystal layer 71. The second polarizing filter 31c can have the same function instead of the first polarizing filter 31b, or both the first and second polarizing filters 31b and 31c can share the function as an optical compensator. . When the second polarizing filter 31c is made to function alone as an optical compensation plate, the refractive index characteristic of the inner support layer 84 of the second polarizing filter 31c is made the same as that shown in FIG. 5 and the like, and the retardation given by the above formula (3) Re1 is set to be equal to the retardation Re2 inside the second polarizing filter 31c given by the above formula (6). Further, when both polarizing filters 31b and 31c share the function as an optical compensator, the refractive index characteristics of the inner support layer 84 of both polarizing filters 31b and 31c are the same as those shown in FIG. ) And the retardation Re2 of the sum of the retardations inside the polarizing filters 31b and 31c given by the above equation (6).

内側支持層84の製造方法の一例について説明する。内側支持層84をサファイアから作製する場合、まず、TAC上にPVAを貼り付け染料を吸着させた後、TACとともにPVAを延伸して、第1偏光フィルタ31bのうち偏光膜81及び外側支持層83からなる積層部を形成する。その後、内側支持層84の材料となるサファイアをなるべく薄く切り出して、屈折率楕円体RIE2の傾き方向(方位角)と傾き角(極角)θ2とが液晶層71の屈折率楕円体RIE1と同じになるようにする。次に、切り出したサファイア板の一対の対向する平面に対して研磨等の加工を施して表面を滑らかにする。次に、石英、白板ガラス等の透過率が高く複屈折性有しない平板状の支持基板を準備し、洗浄後の支持基板上に紫外線硬化樹脂を介して洗浄後のサファイア板を貼り合わせた後、硬化によって固定する。その後、支持基板上のサファイア板をさらに研磨して目的の厚さにする。この内側支持層84は、適当な接着剤を介して、偏光膜81及び外側支持層83からなる積層部に貼り付けられる。なお、サファイア板を目的の厚さまで研磨する際に、目的の厚さが50μ程度であれば支持基板に固定せずにサファイア単板で研磨することも可能である。   An example of a method for manufacturing the inner support layer 84 will be described. When the inner support layer 84 is made of sapphire, first, PVA is pasted on the TAC to adsorb the dye, then the PVA is stretched together with the TAC, and the polarizing film 81 and the outer support layer 83 in the first polarizing filter 31b. A laminated portion made of is formed. Thereafter, sapphire as the material of the inner support layer 84 is cut as thin as possible, and the tilt direction (azimuth angle) and tilt angle (polar angle) θ2 of the refractive index ellipsoid RIE2 are the same as those of the refractive index ellipsoid RIE1 of the liquid crystal layer 71. To be. Next, a process such as polishing is performed on a pair of opposed planes of the cut sapphire plate to smooth the surface. Next, after preparing a flat support substrate having high transmittance such as quartz and white plate glass and having no birefringence, and pasting the cleaned sapphire plate on the support substrate after cleaning through an ultraviolet curable resin Fix by curing. Thereafter, the sapphire plate on the support substrate is further polished to a target thickness. The inner support layer 84 is attached to a laminated portion composed of the polarizing film 81 and the outer support layer 83 via an appropriate adhesive. When the sapphire plate is polished to the target thickness, if the target thickness is about 50 μm, the sapphire plate can be polished with a single sapphire plate without being fixed to the support substrate.

内側支持層84をTACで形成する場合、TAC上にPVAを貼り付け染料を吸着させた後、TACとともにPVAを延伸して、第1偏光フィルタ31bのうち偏光膜81及び外側支持層83からなる積層部を形成する。その後、内側支持層84となるTACを延伸した延伸材を準備し、この延伸材を必要な方向に切り出すことによって内側支持層84を作製する。この内側支持層84は、例えばPVA系接着剤を介して偏光膜81及び外側支持層83からなる積層部に貼り付けられる。なお、TACで形成された内側支持層84の屈折率楕円体は、屈折率を基準とする各軸方向の屈折率をnx,ny,nzとし延伸フィルムの厚みをd2とすると、一般にnx>ny>nzの関係が成り立ち、一般的に延伸フィルムの特性とされるパラメータRe,Rthは以下のようになる。
Re=(nx−ny)・d2 … (12)
Rth={(nx+ny)/2−nz}・d2 … (13)
ここで、Reは楕円体の長径側の屈折率差に対応するもので、0nmであることが望ましい。また、Rthは、最短径との差に対応するもので、例えば80nm程度となる。ただし、TACの現在の製造技術ではReを0nmとするのは非常に困難であり、Reが0nmでなくても近似的には同様の機能が達成されるので、Reが0nmでない延伸フィルムであっても、内側支持層84として液晶ライトバルブ31に組み込むことができる。
When the inner support layer 84 is formed of TAC, PVA is pasted on the TAC to adsorb the dye, and then the PVA is stretched together with the TAC to form the polarizing film 81 and the outer support layer 83 in the first polarizing filter 31b. A laminated part is formed. Then, the extending | stretching material which extended | stretched TAC used as the inner side support layer 84 is prepared, and the inner side support layer 84 is produced by cutting out this extending | stretching material in a required direction. This inner side support layer 84 is affixed on the laminated part which consists of the polarizing film 81 and the outer side support layer 83, for example via a PVA-type adhesive agent. Note that the refractive index ellipsoid of the inner support layer 84 formed of TAC generally has nx> ny, where nx, ny, nz are the refractive indexes in the respective axial directions with respect to the refractive index and the thickness of the stretched film is d2. > nz holds, and parameters Re and Rth generally regarded as the characteristics of the stretched film are as follows.
Re = (nx−ny) · d2 (12)
Rth = {(nx + ny) / 2−nz} · d2 (13)
Here, Re corresponds to the difference in refractive index on the major axis side of the ellipsoid, and is preferably 0 nm. Rth corresponds to the difference from the shortest diameter, and is about 80 nm, for example. However, with TAC's current manufacturing technology, it is very difficult to set Re to 0 nm, and a similar function is achieved even if Re is not 0 nm. However, it can be incorporated in the liquid crystal light valve 31 as the inner support layer 84.

〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態に係る光学装置である液晶ライトバルブについて説明する。第2実施形態の液晶ライトバルブは、第1実施形態の液晶ライトバルブを変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態と同様であり重複説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a liquid crystal light valve which is an optical device according to a second embodiment of the present invention will be described. The liquid crystal light valve of the second embodiment is a modification of the liquid crystal light valve of the first embodiment, and the portions that are not specifically described are the same as those of the first embodiment, and redundant description is omitted.

図7は、第2実施形態の液晶ライトバルブに組み込まれる第1偏光フィルタ31bの内側支持層184を説明する側方断面図である。この場合、液晶層71の入射面71aに対して第1偏光フィルタ31bを傾斜させて配置する。すなわち、液晶層71の入射面71aに対して垂直入射する光束の光路VPは、平板素子である内側支持層184の入射平面184aに対して傾斜して入射し、射出平面184bから同様の傾斜角で射出する。ここで、内側支持層184は、第1実施形態の場合と同様に、透明な負の一軸性結晶で形成された平板素子であるが、その光学軸OA2の方向が入射平面184aに垂直になるように加工されている。そして、第1偏光フィルタ31bは、不図示のホルダによって、液晶層71等を含む液晶パネルの本体側に固定されている。   FIG. 7 is a side sectional view for explaining the inner support layer 184 of the first polarizing filter 31b incorporated in the liquid crystal light valve of the second embodiment. In this case, the first polarizing filter 31b is inclined with respect to the incident surface 71a of the liquid crystal layer 71. That is, the optical path VP of the light beam perpendicularly incident on the incident surface 71a of the liquid crystal layer 71 is incident on the incident plane 184a of the inner support layer 184, which is a flat plate element, with a similar inclination angle from the emission plane 184b. Inject at. Here, as in the case of the first embodiment, the inner support layer 184 is a flat element formed of a transparent negative uniaxial crystal, but the direction of the optical axis OA2 is perpendicular to the incident plane 184a. It is processed as follows. The first polarizing filter 31b is fixed to the main body side of the liquid crystal panel including the liquid crystal layer 71 and the like by a holder (not shown).

本実施形態では、内側支持層184において、屈折率楕円体RIE2の短軸すなわち光学軸OA2が液晶層71に対して垂直入射する光束の光路VPに対して一定の傾き角θ2を有している。この傾き角θ2は、液晶層71に付与されているプレチルト角θ1と略等しくなっている。ここで、内側支持層184の屈折率楕円体RIE2の短軸の傾き角θ2と液晶層71のプレチルト角θ1とが略等しいとしたのは、第1実施形態と同様に、内側支持層184と液晶層71との屈折率の差を考慮した場合、θ1とθ2とに若干の差が生じる場合があるからである。   In the present embodiment, in the inner support layer 184, the minor axis of the refractive index ellipsoid RIE2, that is, the optical axis OA2, has a constant inclination angle θ2 with respect to the optical path VP of the light beam perpendicularly incident on the liquid crystal layer 71. . The tilt angle θ2 is substantially equal to the pretilt angle θ1 given to the liquid crystal layer 71. Here, the reason that the minor axis tilt angle θ2 of the refractive index ellipsoid RIE2 of the inner support layer 184 and the pretilt angle θ1 of the liquid crystal layer 71 are substantially equal are the same as in the first embodiment. This is because when a difference in refractive index with respect to the liquid crystal layer 71 is taken into consideration, there may be a slight difference between θ1 and θ2.

以上のような内側支持層184は、TAC等の延伸フィルムによって形成することができる。延伸フィルムは、大量生産に向いている。なお、延伸フィルムの場合、その屈折率楕円体は、屈折率を基準とする各軸方向の屈折率をnx,ny,nzとし延伸フィルムの厚みをd2とすると、一般にnx>ny>nzの関係が成り立ち、一般的に延伸フィルムの特性とされるパラメータRe,Rthは以下のようになる。
Re=(nx−ny)・d2 … (12)
Rth={(nx+ny)/2−nz}・d2 … (13)
ここで、Reは楕円体の長径側の屈折率差に対応するもので、0nmであることが望ましい。また、Rthは、最短径との差に対応するもので、例えば80nm程度となる。ただし、延伸フィルムは現在の製造技術ではReを0nmとするのは非常に困難であり、Reが0nmでなくても近似的には同様の機能が達成されるので、Reが0nmでない延伸フィルムであっても、内側支持層184として液晶ライトバルブ31に組み込むことができる。
The inner support layer 184 as described above can be formed of a stretched film such as TAC. The stretched film is suitable for mass production. In the case of a stretched film, the refractive index ellipsoid generally has a relationship of nx>ny> nz, where nx, ny, nz are the refractive indexes in the respective axial directions with reference to the refractive index and the thickness of the stretched film is d2. Thus, the parameters Re and Rth generally regarded as the characteristics of the stretched film are as follows.
Re = (nx−ny) · d2 (12)
Rth = {(nx + ny) / 2−nz} · d2 (13)
Here, Re corresponds to the difference in refractive index on the major axis side of the ellipsoid, and is preferably 0 nm. Rth corresponds to the difference from the shortest diameter, and is about 80 nm, for example. However, it is very difficult for the stretched film to have Re of 0 nm with the current manufacturing technology, and even if Re is not 0 nm, approximately the same function is achieved. Even if it exists, it can be incorporated in the liquid crystal light valve 31 as the inner support layer 184.

本実施形態でも、内側支持層184の屈折率楕円体RIE2、厚みd2、傾き等を適宜調節することで、様々な照明装置に対して第1実施形態で説明したリタデーションRe’=f(η0,φ)の積分値を極小化することができるので、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最大限高めることができる。   Also in this embodiment, by appropriately adjusting the refractive index ellipsoid RIE2, the thickness d2, the inclination, and the like of the inner support layer 184, the retardation Re ′ = f (η0, Since the integral value of φ) can be minimized, the contrast of the image formed by the liquid crystal light valve 31 can be maximized.

なお、以上では、第1偏光フィルタ31bの内側支持層184が負の一軸性の屈折材料であり、それ自体単独で、液晶層71のプレチルトによって生じたリタデーションを相殺する光学補償板として機能するものとして説明したが、第2偏光フィルタ31c(図3参照)に同様の機能を持たせることができ、或いは第1及び第2偏光フィルタ31b,31cに光学補償板としての機能を分担させることができる。   In the above description, the inner support layer 184 of the first polarizing filter 31b is a negative uniaxial refractive material and functions as an optical compensator that cancels out retardation caused by the pretilt of the liquid crystal layer 71 by itself. However, the second polarizing filter 31c (see FIG. 3) can have the same function, or the first and second polarizing filters 31b and 31c can share the function as an optical compensator. .

〔第3実施形態〕
図8は、図1に示す液晶ライトバルブ31等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。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the optical system of the projector incorporating the liquid crystal light valve 31 shown in FIG.

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。   The projector 10 includes a light source device 21 that generates light source light, a color separation optical system 23 that divides the light source light from the light source device 21 into three colors of red, green, and blue, and illumination of each color emitted from the color separation optical system 23. A light modulator 25 illuminated by light, a cross dichroic prism 27 that combines image light of each color from the light modulator 25, and a projection for projecting image light that has passed through the cross dichroic prism 27 onto a screen (not shown). And a projection lens 29 which is an optical system. Among these, the light source device 21, the color separation optical system 23, the light modulation unit 25, and the cross dichroic prism 27 are image forming apparatuses that form image light to be projected onto the screen.

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8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。   In the projector 10 described above, the light source device 21 includes a light source lamp 21a, a concave lens 21b, a pair of fly-eye optical systems 21d and 21e, a polarization conversion member 21g, and a superimposing lens 21i. Among these, the light source lamp 21a is composed of, for example, a high-pressure mercury lamp, and includes a concave mirror that collects the light source light and emits it forward. The concave lens 21b has a role of collimating the light source light from the light source lamp 21a, but may be omitted. The pair of fly-eye optical systems 21d and 21e is composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix, and the light source light from the light source lamp 21a that has passed through the concave lens 21b is divided by these element lenses to be individually condensed and diverged. Let The polarization conversion member 21g converts the light source light emitted from the fly-eye optical system 21e into, for example, only the S-polarized component perpendicular to the paper surface of FIG. The superimposing lens 21i enables superimposing illumination on the light modulation devices of the respective colors provided in the light modulation unit 25 by appropriately converging the illumination light that has passed through the polarization conversion member 21g as a whole. That is, the illumination light that has passed through both the fly-eye optical systems 21d and 21e and the superimposing lens 21i passes through the color separation optical system 23 that will be described in detail below, and each color liquid crystal panel 25a, 25b, 25c is uniformly superimposed and illuminated.

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色のうち例えば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色のうち例えば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。   The color separation optical system 23 includes first and second dichroic mirrors 23a and 23b, three field lenses 23f, 23g, and 23h that are correction optical systems, and reflection mirrors 23j, 23m, 23n, and 23o, and a light source device. 21 together with the illumination device. Here, the first dichroic mirror 23a reflects, for example, red light and green light among the three colors of red, green, and blue, and transmits blue light. In addition, the second dichroic mirror 23b reflects, for example, green light and transmits red light out of the two incident colors of red and green. In this color separation optical system 23, the substantially white light source light from the light source device 21 is incident on the first dichroic mirror 23a after the optical path is bent by the reflection mirror 23j. The blue light that has passed through the first dichroic mirror 23a enters the field lens 23f through the reflection mirror 23m, for example, as S-polarized light. Further, the green light reflected by the first dichroic mirror 23a and further reflected by the second dichroic mirror 23b is incident on the field lens 23g as S-polarized light, for example. Further, the red light that has passed through the second dichroic mirror 23b remains as S-polarized light, for example, and enters the field lens 23h for adjusting the incident angle via the lenses LL1 and LL2 and the reflecting mirrors 23n and 23o. The lenses LL1 and LL2 and the field lens 23h constitute a relay optical system. This relay optical system has a function of transmitting the image of the first lens LL1 almost directly to the field lens 23h via the second lens LL2.

光変調部25は、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偏光フィルタ31b,31cすなわち内側支持層84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。   The light modulation unit 25 includes three liquid crystal panels 25a to 25c and three sets of polarizing filters 25e, 25f, and 25g arranged so as to sandwich the liquid crystal panels 25a to 25c. Here, the liquid crystal panel 25a for blue light and the pair of polarizing filters 25e and 25e sandwiching the liquid crystal panel 25a are used for two-dimensionally modulating the blue light of the image light after the luminance modulation based on the image information. A liquid crystal light valve for blue is constructed. The blue liquid crystal light valve has the same structure as the liquid crystal light valve 31 shown in FIG. 1, and incorporates polarizing filters 31b and 31c, that is, an inner support layer 84 for improving contrast. Similarly, the green light liquid crystal panel 25b and the corresponding polarizing filters 25f and 25f also constitute a green liquid crystal light valve, and the red light liquid crystal panel 25c and the polarizing filters 25g and 25g are also red liquid crystals. Configure the light valve. The green and red liquid crystal light valves also have the same structure as the liquid crystal light valve 31 shown in FIG.

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。   The blue light branched by passing through the first dichroic mirror 23a of the color separation optical system 23 enters the first liquid crystal panel 25a for blue light through the field lens 23f. Green light branched by being reflected by the second dichroic mirror 23b of the color separation optical system 23 enters the second liquid crystal panel 25b for green light via the field lens 23g. In the third liquid crystal panel 25c for red light, the red light branched by passing through the second dichroic mirror 23b enters through the field lens 23h. Each of the liquid crystal panels 25a to 25c is a non-light-emitting light modulation device that modulates the spatial intensity distribution of incident illumination light, and the three colors of light incident on each of the liquid crystal panels 25a to 25c ˜25c is modulated in accordance with the drive signal or image signal inputted as an electrical signal. At that time, the polarization filters 25e, 25f, and 25g adjust the polarization direction of the illumination light incident on the liquid crystal panels 25a to 25c, and have a predetermined polarization direction from the modulated light emitted from the liquid crystal panels 25a to 25c. Component light is extracted as image light.

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。   The cross dichroic prism 27 is a photosynthetic member, has a substantially square shape in plan view in which four right angle prisms are bonded together, and a pair of dielectric multilayer films that intersect in an X shape at the interface where the right angle prisms are bonded to each other. 27a and 27b are formed. One first dielectric multilayer film 27a reflects blue light, and the other second dielectric multilayer film 27b reflects red light. The cross dichroic prism 27 reflects the blue light from the liquid crystal panel 25a by the first dielectric multilayer film 27a and emits it to the right in the traveling direction, and the green light from the liquid crystal panel 25b to the first and second dielectric multilayer films 27a. , 27b, the red light from the liquid crystal panel 25c is reflected by the second dielectric multilayer film 27b and emitted to the left in the traveling direction.

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。   The projection lens 29 projects the color image light synthesized by the cross dichroic prism 27 on a screen (not shown) at a desired magnification. That is, a color moving image or a color still image having a desired magnification corresponding to the drive signal or image signal input to each of the liquid crystal panels 25a to 25c is projected on the screen.

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。   Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.

すなわち、上記実施形態では、内側支持層84としてサファイアやTACを用いた例について説明したが、サファイアやTAC以外の負の一軸性材料を用いることができる。具体的には、方解石、KDP(二水素カリウム)、ADP(リン酸二水素アンモニウム)等の無機材料を使用することができ、オレフィン系の各種有機材料を使用することができる。   That is, in the above-described embodiment, an example in which sapphire or TAC is used as the inner support layer 84 has been described, but a negative uniaxial material other than sapphire or TAC can be used. Specifically, inorganic materials such as calcite, KDP (potassium dihydrogen), and ADP (ammonium dihydrogen phosphate) can be used, and various olefin organic materials can be used.

また、偏光膜81は、上述のPVAに限らず、他の樹脂材料等によって形成することもできる。   Further, the polarizing film 81 is not limited to the above-described PVA, and can be formed of other resin materials.

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。   In the projector 10 of the above-described embodiment, the light source device 21 includes the light source lamp 21a, the pair of fly's eye optical systems 21d and 21e, the polarization conversion member 21g, and the superimposing lens 21i, but the fly eye optical systems 21d and 21e. The polarization conversion member 21g and the like can be omitted, and the light source lamp 21a can be replaced with another light source such as an LED.

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。   Further, in the above embodiment, the color separation optical system 23 is used to perform color separation of illumination light, the light modulation unit 25 modulates each color, and then the cross dichroic prism 27 synthesizes each color image. However, an image can also be formed by a single liquid crystal panel, that is, the liquid crystal light valve 31.

上記実施形態では、3つの液晶パネル25a〜25cを用いたプロジェクタ10の例のみを挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、2つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。   In the above embodiment, only the example of the projector 10 using the three liquid crystal panels 25a to 25c has been described. However, the present invention is a projector using only one liquid crystal panel, a projector using two liquid crystal panels, or The present invention can also be applied to a projector using four or more liquid crystal panels.

上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。   In the above embodiment, only an example of a front type projector that projects from the direction of observing the screen is given, but the present invention is also applicable to a rear type projector that projects from the side opposite to the direction of observing the screen. Is possible.

第1実施形態に係る液晶ライトバルブの構造を説明する側方断面図である。It is a side sectional view explaining the structure of the liquid crystal light valve concerning a 1st embodiment. 図1の液晶ライトバルブに組み込まれる偏光板の側方断面図である。It is a sectional side view of the polarizing plate integrated in the liquid crystal light valve of FIG. 液晶層と偏光フィルタの内側支持層との屈折率を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining the refractive index of a liquid crystal layer and the inner side support layer of a polarizing filter. (a)、(b)は、液晶層の屈折率を説明する側面図及び平面図である。(A), (b) is the side view and top view explaining the refractive index of a liquid crystal layer. (a)、(b)は、内側支持層の屈折率を説明する側面図及び平面図である。(A), (b) is the side view and top view explaining the refractive index of an inner side support layer. (a)、(b)は、リタデーションの傾き角依存性と、入射光の重み関数とを示す。(A), (b) shows the inclination angle dependency of retardation and the weight function of incident light. 第2実施形態の液晶ライトバルブ中の偏光フィルタを説明する側方断面図である。It is a sectional side view explaining the polarizing filter in the liquid crystal light valve of 2nd Embodiment. 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。It is a figure explaining the optical system of the projector incorporating the liquid crystal light valve of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…プロジェクタ、 21…光源装置、 21g…偏光変換部材、 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、 27a,27b…誘電体多層膜、 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、 71…液晶層、 71a…入射面、 71b…射出面、 75,77…電極、 76,78…配向膜、 77…透明画素電極、 81…偏光膜、 83…外側支持層、 84…内側支持層、 84a…入射平面、 84b…射出平面、 OA1,OA2…光学軸、 θ1…プレチルト角、 θ2…傾き角   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector, 21 ... Light source device, 21g ... Polarization conversion member, 23 ... Color separation optical system, 23a, 23b ... Dichroic mirror, 25 ... Light modulation part, 25a, 25b, 25c ... Liquid crystal panel, 25e, 25f, 25g ... Polarizing filter, 27 ... Cross dichroic prism, 27a, 27b ... Dielectric multilayer film, 29 ... Projection lens, 31 ... Liquid crystal light valve, 31a ... Polarization modulator, 31b ... First polarizing filter, 31c ... Second polarizing filter, 71 ... liquid crystal layer, 71a ... incident surface, 71b ... exit surface, 75, 77 ... electrode, 76, 78 ... alignment film, 77 ... transparent pixel electrode, 81 ... polarizing film, 83 ... outer support layer, 84 ... inner support layer, 84a ... incident plane, 84b ... exit plane, OA1, OA2 ... optical axis, .theta.1 ... pretilt angle, .theta.2 ... tilt.

Claims (8)

垂直配向モードで動作する液晶を含む液晶セルと、
前記液晶セルの入射側及び射出側のうち少なくとも一方に配置される偏光板とを備える光学装置であって、
前記偏光板は、偏光膜と、当該偏光膜を支持すべく当該偏光膜の液晶セル側に設けられる内側支持層とを含み、
前記内側支持層は、前記液晶パネルの入射面の法線方向に対して傾いた光学軸を有する負の一軸性の屈折材料で形成されている光学装置。
A liquid crystal cell including a liquid crystal operating in a vertical alignment mode;
An optical device comprising a polarizing plate disposed on at least one of the incident side and the emission side of the liquid crystal cell,
The polarizing plate includes a polarizing film and an inner support layer provided on the liquid crystal cell side of the polarizing film to support the polarizing film,
The inner support layer is an optical device formed of a negative uniaxial refractive material having an optical axis inclined with respect to the normal direction of the incident surface of the liquid crystal panel.
前記液晶セルは、オフ状態における液晶の光軸が入射面の法線に対して所定のプレチルト角だけ傾斜配向したものであり、
前記内側支持層は、前記液晶セル中におけるオフ状態の液晶の配向方向であって入射面に対して傾斜する方向に、一様な光学軸を有する請求項1記載の光学装置。
The liquid crystal cell is one in which the optical axis of the liquid crystal in the off state is tilted by a predetermined pretilt angle with respect to the normal of the incident surface,
The optical device according to claim 1, wherein the inner support layer has a uniform optical axis in an orientation direction of the liquid crystal in an off state in the liquid crystal cell and in a direction inclined with respect to the incident surface.
前記内側支持層は、前記液晶セルの入射面に平行な入射平面及び射出平面を有するとともに、当該入射平面及び射出平面の法線に対して光学軸を傾斜させた平板である請求項1及び請求項2のいずれか一項記載の光学装置。   The inner support layer is a flat plate having an incident plane and an emission plane parallel to the incident plane of the liquid crystal cell and having an optical axis inclined with respect to a normal line of the incident plane and the emission plane. Item 3. The optical device according to any one of Items 2 to 3. 前記内側支持層は、前記液晶セルの入射面に対して傾斜した互いに平行な入射平面及び射出平面を有するとともに、当該入射平面及び射出平面の法線方向に光学軸が存在する平板である請求項1及び請求項2のいずれか一項記載の光学装置。   The inner support layer is a flat plate having an incident plane and an emission plane parallel to each other inclined with respect to the incident plane of the liquid crystal cell, and an optical axis in the normal direction of the incident plane and the emission plane. The optical device according to any one of claims 1 and 2. 前記内側支持層は、前記液晶セル中におけるオフ状態の液晶に起因するリタデーションを実質的にキャンセルするような厚さを有する請求項1から請求項4のいずれか一項記載の光学装置。   5. The optical device according to claim 1, wherein the inner support layer has a thickness that substantially cancels retardation caused by an off-state liquid crystal in the liquid crystal cell. 6. 前記内側支持層は、前記液晶セル中におけるオフ状態の液晶に起因するリタデーションを、前記液晶セルの入射面に対する照明光の傾斜角の範囲に対応させて略キャンセルするような厚さを有する請求項1から請求項5のいずれか一項記載の光学装置。   The inner support layer has a thickness that substantially cancels retardation caused by off-state liquid crystal in the liquid crystal cell in correspondence with a range of an inclination angle of illumination light with respect to an incident surface of the liquid crystal cell. The optical device according to any one of claims 1 to 5. 前記偏光板は、前記液晶セルの入射側と射出側の双方に配置される請求項1から請求項6のいずれか一項記載の光学装置。   The optical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the polarizing plate is disposed on both an incident side and an emission side of the liquid crystal cell. 請求項1から請求項7のいずれか一項記載の光変調用の光学装置と、
前記光学装置を照明する照明装置と、
前記光学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。
An optical device for light modulation according to any one of claims 1 to 7,
An illumination device for illuminating the optical device;
A projection lens for projecting an image formed by the optical device;
A projector comprising:
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