JP2012163620A - 投射型表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】位相差補償板の端部における水分の吸脱着を抑制することで、位相差補償板の位相差変化を防止することができ、液晶ライトバルブの表示領域の中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等を無くすことができ、表示装置の品質の低下を防止することが可能な投射型表示装置を提供する。
【解決手段】複数の色光を射出する光源と、複数の色光を変調する垂直配向モード反射型の複数の液晶ライトバルブと、各液晶ライトバルブに設けられカラム81が液晶ライトバルブの面内方位の略一方向に向けて傾斜した位相差補償板と、液晶ライトバルブにて変調された色光を合成する色合成光学系と、色合成光学系にて合成された光を投射する投射光学系とを備え、位相差補償板のカラム81の面内方位の略一方向における寸法が、液晶ライトバルブ11Gの表示領域73の略一方向に対応する方向における寸法より大である。
【選択図】図７

Description

本発明は、投射型表示装置に関するものである。
近年、正面から観察したときのコントラストに優れているとして、垂直配向（Vertical Alignment、以下、ＶＡと略記することもある）モードの液晶ライトバルブを備えたプロジェクターが提案されている。ＶＡモードの液晶ライトバルブは、一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持し、電圧無印加状態において液晶分子を略垂直に配向させたものである。しかしながら、このようなＶＡモードの液晶ライトバルブを用いても、斜め方向から観察する場合にはコントラストが低下し、表示品位が低下する。
そこで、従来では、厚み方向に沿う光学軸を有する位相差補償素子、いわゆるＣプレート（厚み方向に最も小さな屈折率を有した負の一軸性の補償素子）を用いて、液晶層を斜めに通過する光の位相差を補償することが行われている。その際、液晶分子のプレチルト方向に対してＣプレートの光学軸が平行となるようにＣプレートを傾けて配置することにより、液晶の正面位相差をＣプレートで補償するようにしている。
ところで、この傾斜治具の位置ズレ（傾斜角度のズレ）や、液晶配向の方位角のズレが生じた場合には、Ｃプレートを傾けただけでは十分な位相差補償を行うことができない。また、液晶パネルのセル厚にばらつきが生じたとき、セル厚変化に対する液晶パネルの正面位相差をＣプレートの傾き角で調整する必要がある。ところが、この場合、Ｃプレートの実効的なリタデーションが最適条件からずれることになり、十分な位相差補償ができない。さらに、液晶分子のプレチルト角が大きくなるに従ってＣプレートの傾斜角も大きくなるが、このとき、入射偏光に対してＰ偏光とＳ偏光との反射率の違いが生じ、入射偏光の軸がずれることでコントラストが低下する。
そこで、このようなＣプレートと、二軸性の屈折率異方性を有する位相差補償素子、いわゆるＯプレートとを一体化したＣ＋Ｏ補償板を用いたプロジェクターが提案されている（例えば特許文献１参照）。
このプロジェクターでは、一側面に液晶ライトバルブ及びＣ＋Ｏ補償板からなる位相差補償板を、この位相差補償板を内側に配置した状態で取り付け、その内部空間を光路とする三角柱を、各色光毎に配置しており、このＣ＋Ｏ補償板は、基板の一主面に厚み方向に沿う光学軸を有する蒸着膜を垂直蒸着してＣプレートとし、他の基板の一主面に液晶分子のプレチルトによる光の特性を打ち消す様に蒸着膜を斜方蒸着してＯプレートとし、これらを互いに平行に配置することにより、高コントラスト及び省スペース化を実現している。
特開２００９−１４５８６２号公報
しかしながら、上述した従来のプロジェクターでは、Ｃ＋Ｏ補償板を用いることにより、補償板を傾ける必要が無く、省スペース化が可能になるものの、Ｃ＋Ｏ補償板を用いたことによる新たな問題点があった。
それは、Ｃ＋Ｏ補償板は、それが有するＯプレートの構造に由来して、湿度が変化することにより、位相差が変化してしまう、という問題点である。
この位相差変化は、Ｏプレートからの水分の吸脱着に起因しており、特にＯプレートの端面では水分が吸脱着し易く、したがって、このＯプレートの端部から斜方蒸着膜の間に水分が入り込んで斜方蒸着膜の端部における位相差が変化することとなり、その結果、液晶ライトバルブの液晶層では、Ｏプレートにおける中央部と端部との位相差変化により表示画面内で色ムラ等が生じてしまい、表示装置の品質が低下する等の問題点があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、位相差補償板の端部における水分の吸脱着を抑制することにより、位相差補償板における位相差変化を防止することができ、その結果、液晶ライトバルブの表示領域における中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等を無くすことができ、表示装置の品質の低下を防止することが可能な投射型表示装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の投射型表示装置を採用した。
すなわち、本発明の投射型表示装置は、異なる色の複数の色光を射出する光源と、前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、複数の前記液晶ライトバルブそれぞれに設けられ、無機材料からなる複数の柱状構造体が前記液晶ライトバルブの面内方位の略一方向に向けて傾斜されてなる位相差補償板と、前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、前記位相差補償板の前記複数の柱状構造体が傾斜する前記面内方位の略一方向における寸法は、前記液晶ライトバルブの表示領域の前記略一方向に対応する方向における寸法よりも大きく確保されていることを特徴とする。
この投射型表示装置では、位相差補償板の複数の柱状構造体が傾斜する面内方位の略一方向における寸法を、液晶ライトバルブの表示領域の略一方向に対応する方向における寸法よりも大きく確保したことにより、位相差補償板のうち水分の吸脱着による影響を受け易い端部を液晶ライトバルブの表示領域外に位置させることができる。したがって、液晶ライトバルブの表示領域では、位相差補償板のうち水分の吸脱着による影響を受け難い領域を透過する光のみにより表示が行われることとなり、その結果、液晶ライトバルブの表示領域における中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等を無くすことができ、表示装置の品質の低下を防止することができる。
本発明の投射型表示装置は、前記位相差補償板の端部は、被覆材により被覆されていることを特徴とする。
この投射型表示装置では、位相差補償板の端部を被覆材により被覆したことにより、位相差補償板のうち水分の吸脱着による影響を受け易い端部が被覆材により被覆されることとなり、したがって、この端部から位相差補償板内に水分が進入するのを防止することができる。その結果、液晶ライトバルブの表示領域における中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等の発生を防止することができ、表示装置の品質の低下を防止することができる。
本発明の投射型表示装置は、前記液晶ライトバルブ及び前記位相差補償板を、内部空間を光路とする複数の筐体各々の一側面に保持してなることを特徴とする。
この投射型表示装置では、液晶ライトバルブ及び位相差補償板を、内部空間を光路とする複数の筐体各々の一側面に保持したことにより、液晶ライトバルブ及び位相差補償板を含む構造を小型化することができる。
また、この筐体内を密閉構造とすることで、この筐体に配置された位相差補償板の位相差変化が無くなり、その結果、コントラストの低下を防止することができる。
本発明の投射型表示装置は、前記面内方位の略一方向が、前記位相差補償板の互いに隣接する辺のうち一方の基板辺を二分する線に対して、±４５°より小さい角度範囲となる側の端部の寸法は、前記面内方位の略一方向が、前記位相差補償板の互いに隣接する辺のうち他方の基板辺を二分する線に対して、±４５°より大きい角度範囲となる側の端部の寸法よりも、前記液晶ライトバルブの前記表示領域に対して大きく確保されていることを特徴とする。
この投射型表示装置では、面内方位の略一方向が、位相差補償板の互いに隣接する辺のうち一方の基板辺を二分する線に対して、±４５°より小さい角度範囲となる側の端部の寸法を、面内方位の略一方向が、位相差補償板の互いに隣接する辺のうち他方の基板辺を二分する線に対して、±４５°より大きい角度範囲となる側の端部の寸法よりも、液晶ライトバルブの表示領域に対して大きく確保したことにより、位相差補償板のうち水分の吸脱着による影響を受け易い側の寸法を大きくとることができる。したがって、液晶ライトバルブの表示領域では、位相差補償板のうち水分の吸脱着による影響を受け難い領域のみを透過する光により表示が行われることとなり、その結果、液晶ライトバルブの表示領域における中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等をさらに無くすことができ、表示装置の品質の低下をさらに防止することができる。
本発明の投射型表示装置は、前記位相差補償板は、Ｃプレート及びＯプレートを一体化したものであることを特徴とする。
この投射型表示装置では、位相差補償板を、Ｃプレート及びＯプレートを一体化したものとしたことにより、小型化、省スペース化が可能になり、配置も容易である。
本発明の第１の実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 本発明の第１の実施形態のプロジェクターの液晶ライトバルブ周辺の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態のプロジェクターの液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態のプロジェクターの位相差補償板の概略構成を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、位相差補償板のＣプレート及びＯプレートの光学異方性を説明するための模式図である。 本発明の第１の実施形態のプロジェクターの液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの要部を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態のプロジェクターの位相差補償板のＯプレートのカラムを有する膜構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態のプロジェクターの液晶表示装置の表示領域における面内方向の位相差ばらつきを示す図である。 本発明の第２の実施形態のプロジェクターの液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの要部を示す断面図である。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
本実施形態では、３枚の反射型液晶ライトバルブを備えたプロジェクター、いわゆる３板式の液晶プロジェクターを例に挙げて説明する。
図１は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。図２は、プロジェクターの液晶ライトバルブ周辺の構成を示す斜視図である。図３は、液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの断面図である。図４は、位相差補償板のＣプレート及びＯプレートの光学異方性を説明するための模式図である。
なお、以下の全ての図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）からなる３色の色光を射出する照明装置２と、各色光による画像を形成する３組の画像形成光学系３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと、３色の色光を合成する色合成素子４（色合成光学系）と、合成された光をスクリーン等の被投射面（図示せず）に投射する投射光学系５と、を備えている。照明装置２は、光源６と、インテグレーター光学系７と、色分離光学系８と、を備えている。画像形成光学系３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、入射側偏光板９と、ＰＢＳ１０と、反射型の液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと、位相差補償板１２と、射出側偏光板１３と、を備えている。
プロジェクター１は、概略すると以下のように動作する。
光源６から射出された白色光は、インテグレーター光学系７に入射する。インテグレーター光学系７に入射した白色光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が所定の直線偏光に揃えられて射出される。インテグレーター光学系７から射出された白色光は、色分離光学系８によりＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分離され、色光毎に異なる組の画像形成光学系３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに入射する。各画像形成光学系３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに入射した色光は、表示すべき画像の画像信号に基づいて変調された変調光となる。３組の画像形成光学系３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから射出された３色の変調光は、色合成素子４により合成されて多色光となり、投射光学系５に入射する。投射光学系５に入射した多色光は、スクリーン等の被投射面に投射される。このようにして、被投射面にフルカラーの画像が表示される。
以下、プロジェクター１の各構成要素について詳しく説明する。
光源６は、光源ランプ１５と放物面リフレクター１６とを有している。光源ランプ１５から放射された光は、放物面リフレクター１６によって一方向に反射されて略平行な光束となり、光源光としてインテグレーター光学系７に入射する。光源ランプ１５は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。放物面リフレクター１６に代えて、楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成しても良い。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから射出された光を平行化する平行化レンズを用いても良い。
インテグレーター光学系７は、第１レンズアレイ１７と、第２レンズアレイ１８と、偏光変換素子１９と、重畳レンズ２０と、を有している。第１レンズアレイ１７は、光源６の光軸Ｌ１に略直交する面に配列された複数のマイクロレンズ２１を有している。第２レンズアレイ１８は、第１レンズアレイ１７と同様、複数のマイクロレンズ２２を有している。各マイクロレンズ２１，２２はマトリクス状に配列されており、光軸Ｌ１に直交する平面における平面形状が、液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの被照明領域と相似形状（略矩形）になっている。被照明領域とは、液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおいて複数の画素がマトリクス状に配列されて表示に実質的に寄与する領域のことである。
ＰＢＳ１０は、ワイヤーグリッド型ＰＢＳであり、例えばガラス基板とその上に形成された複数の金属線とにより構成されている（図示略）。複数の金属線は、全てが一方向（Ｚ方向）に延在しており、互いに略平行に離間してガラス基板上に形成されている。複数の金属線が形成されたガラス基板の主面が偏光分離面となり、複数の金属線の延在方向が反射軸方向であり、複数の金属線の配列方向が透過軸方向である。偏光分離面は、偏光分離面に入射する光の中心軸に対して略４５°の角度をなしている。偏光分離面に入射した光のうち、偏光方向が反射軸方向と一致するＳ偏光は偏光分離面で反射し、偏光方向が透過軸方向と一致するＰ偏光は偏光分離面を透過する。以下、ＰＢＳ１０の偏光分離面に対するＰ偏光を単にＰ偏光と称し、ＰＢＳ１０の偏光分離面に対するＳ偏光を単にＳ偏光と称する。
位相差補償板１２は、石英ガラス製の基板の一方の面にＣプレート（負の一軸性のＣプレート）が形成され、他方の面にＯプレートが形成されたものであり、表面に対して光学軸が垂直となるＣプレートと、二軸性の屈折率異方性を有するＯプレートとを一体化したＣ＋Ｏ補償板とすることにより、従来のように補償板を傾ける必要が無くなり、省スペース化が可能となり、しかも、配置が容易である。
偏光変換素子１９は、複数の偏光変換ユニット２３を有している。各偏光変換ユニット２３は、その詳細な構造を図示しないが、偏光分離膜（以下、ＰＢＳ膜という）、１／２位相板、および反射ミラーを有している。第１レンズアレイ１７の各マイクロレンズ２１は、第２レンズアレイ１８の各マイクロレンズ２２と１対１で対応している。第２レンズアレイ１８の各マイクロレンズ２２は、偏光変換素子１９の各偏光変換ユニット２３と１対１で対応している。
インテグレーター光学系７に入射した光源光は、第１レンズアレイ１７の複数のマイクロレンズ２１に空間的に分かれて入射し、マイクロレンズ２１に入射した光束毎に集光される。各マイクロレンズ２１により集光された光源光は、マイクロレンズ２１と対応する第２レンズアレイ１８のマイクロレンズ２２に結像する。すなわち、第２レンズアレイ１８の複数のマイクロレンズ２２の各々に二次光源像が形成される。マイクロレンズ２２に形成された二次光源像からの光は、このマイクロレンズ２２に対応する偏光変換ユニット２３に入射する。
偏光変換ユニット２３に入射した光は、ＰＢＳ膜に対するＰ偏光とＳ偏光とに分離される。分離された一方の偏光（例えばＳ偏光）は、反射ミラーで反射した後に１／２位相板を通ることで偏光状態が変換され、他方の偏光（例えばＰ偏光）に揃えられる。ここでは、偏光変換ユニット２３を通った光の偏光状態が、後述する入射側偏光板９を透過する偏光状態に揃えられるようになっている。複数の偏光変換ユニット２３から射出された光は、重畳レンズ２０によって液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの被照明領域上に重畳される。第１レンズアレイ１７により空間的に分割された各光束が被照明領域の略全域を照明することにより照度分布が平均化され、被照明領域上の照度が均一化される。
色分離光学系８は、波長選択面を有する第１ダイクロイックミラー２５、第２ダイクロイックミラー２６、第３ダイクロイックミラー２７、および第１反射ミラー２８、第２反射ミラー２９を有している。第１ダイクロイックミラー２５は、赤色光ＬＲを反射させるとともに、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過させる分光特性を有している。第２ダイクロイックミラー２６は、赤色光ＬＲを透過させるとともに、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射させる分光特性を有している。第３ダイクロイックミラー２７は、緑色光ＬＧを反射させるとともに、青色光ＬＢを透過させる分光特性を有している。第１ダイクロイックミラー２５と第２ダイクロイックミラー２６とは、各々の波長選択面が互いに略直交するように、かつ各々の波長選択面がインテグレーター光学系７の光軸Ｌ２と略４５°の角度をなすように配置されている。
色分離光学系８に入射した光源光に含まれる赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、以下のようにして分離され、分離された色光毎に対応する画像形成光学系３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに入射する。すなわち、赤色光ＬＲは、第２ダイクロイックミラー２６を透過するとともに第１ダイクロイックミラー２５で反射した後、第１反射ミラー２８で反射し、赤色光用画像形成光学系３Ｒに入射する。緑色光ＬＧは、第１ダイクロイックミラー２５を透過するとともに第２ダイクロイックミラー２６で反射した後、第２反射ミラー２９で反射し、第３ダイクロイックミラー２７で反射して、緑色光用画像形成光学系３Ｇに入射する。青色光ＬＢは、第１ダイクロイックミラー２５を透過するとともに第２ダイクロイックミラー２６で反射した後、第２反射ミラー２９で反射し、第３ダイクロイックミラー２７を透過して、青色光用画像形成光学系３Ｂに入射する。各画像形成光学系で変調された光は色合成素子に入射する。
色合成素子４は、ダイクロイックプリズムにより構成されている。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光ＬＲが反射して緑色光ＬＧが透過するミラー面と、青色光ＬＢが反射して緑色光ＬＧが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光ＬＧは、ミラー面をそのまま直進して射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光ＬＲ、青色光ＬＢは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光ＬＧの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系５によってスクリーン７に拡大投写される。投射光学系５は、第１レンズ群４４および第２レンズ群４５を有している。
本実施形態の場合、図２に示すように、赤色光用画像形成光学系３Ｒ、緑色光用画像形成光学系３Ｇ、青色光用画像形成光学系３Ｂはいずれもユニット化されており、同様の構成になっている。ユニット化された３つの画像形成光学系は、色合成素子の３つの面に接合されている。
ここで、画像形成光学系を代表して、緑色光用画像形成光学系３Ｇの構成について説明する。
緑色光用画像形成光学系３Ｇは、図３に示すように、入射側偏光板９と、ＰＢＳ１０と、緑色光用液晶ライトバルブ１１Ｇと、位相差補償板１２と、射出側偏光板１３と、を備えている。なお、入射側偏光板９、射出側偏光板１３は、耐熱性等を考慮してワイヤーグリッド型偏光板で構成されていることが望ましい。
この緑色光用液晶ライトバルブ１１Ｇは反射型の液晶ライトバルブであり、液晶モードは垂直配向（Vertical Alien）モードである。緑色光用液晶ライトバルブ１１Ｇは、互いに対向配置されたＴＦＴアレイ基板３１および対向基板３２と、これら２枚の基板間に挟持された液晶層３３と、を有している。液晶層３３は誘電率異方性が負の液晶材料で構成されている。
これらＰＢＳ１０と緑色光用液晶セル１１Ｇとの間の光路上に位相差補償板１２が配置されている。
この位相差補償板１２は、図４（ａ）に示すように、石英ガラス製の基板５２の一方の面にＣプレート（負の一軸性のＣプレート）５３が形成され、他方の面にＯプレート５４が形成されたものである。すなわち、本実施形態では、Ｃプレート５３とＯプレート５４とは一体化されている。このような構成からなる位相差補償板１２は、液晶ライトバルブ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ側にＣプレート５３が位置し、液晶ライトバルブと反対側にＯプレート５４が位置するように液晶ライトバルブ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂと平行に配置されている。
Ｃプレート５３は、スパッタ法等によって基板５２上に高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された多層膜からなる一軸性の複屈折率体である。Ｃプレート５３は、表面に対して垂直な光学軸を有し、液晶ライトバルブ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから射出された斜め方向の光の位相差を補償する。高屈折率層は相対的に高屈折率の誘電体であるＴｉＯ２やＺｒＯ２等からなり、低屈折率層は低屈折率の誘電体であるＳｉＯ２やＭｇＦ２等からなる。このような構成のＣプレート５３は、これを透過する光が各層間で反射して干渉するのを防ぐため、各屈折率層の厚さは薄いことが好ましい。
一方、Ｏプレート５４は、石英ガラス製の基板５２の他方の面に、Ｔａ２Ｏ５等の無機材料が斜方蒸着されて形成されたものである。Ｏプレート５４は、微視的に見て、無機材料が斜め方向に沿って成長したカラム（柱状構造体）を有する膜構造を有している。このような構造からなる無機膜は、その微細構造に起因して位相差を生じさせる。
この位相差補償板１２では、表面に対して光学軸が垂直となるＣプレート５３と、二軸性の屈折率異方性を有するＯプレート５４とを一体化しているので、従来のように補償板を傾ける必要が無くなり、省スペース化が可能となり、しかも、配置が容易である。
この位相差補償板１２は、図４（ｂ）に示すように、基板５２の一方の面にＣプレート（負の一軸性のＣプレート）５３Ａを形成し、他方の面にＣプレート（負の一軸性のＣプレート）５３ＢとＯプレート５４とをこの順に積層して形成したものを用いても良い。この場合に、Ｃプレート（負の一軸性のＣプレート）５３ＡとＣプレート（負の一軸性のＣプレート）５３Ｂとを合わせた光学特性が、図４（ａ）に示したＣプレート５３と同じになるように、基板５２に対してＣプレート５３Ａ、Ｃプレート５３Ｂをそれぞれ形成する。これにより、Ｃプレート５３Ａ、Ｃプレート５３Ｂによって１枚のＣプレートとみなすことができる。
また、図４（ｂ）におけるＣプレートとＯプレートとを入れ替え、基板５２の一方の面にＣプレートとＯプレートとをこの順に積層して形成し、他方の面にＯプレートを形成した位相差補償板を用いても良い。その場合にも、基板５２を挟んだ２枚のＯプレートを合わせた光学特性が、図４（ａ）に示したＯプレート５４と同じになるようにする。
さらに、１枚の基板５２に対してＣプレート５３とＯプレート５４とを形成し、これらを一体化してなる位相差補償板に代えて、図４（ｃ）に示すように、基板５２ＡにＣプレート５３を形成し、別の基板５２ＢにＯプレート５４を形成したものを用いても良い。すなわち、これらを合わせて一つの位相差補償板５７として用いても良い。
ここで、位相差補償板１２の光学異方性について説明する。
位相差補償板１２のＣプレート５３は、図５（ａ）に屈折率楕円体で示すように、Ｃプレートの各方向の屈折率の関係は、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚであり、Ｃプレートの光学軸に平行に入射する光に対しては等方的であることから、位相差を補償することができない。すなわち、液晶パネルからＣプレート５３に垂直に入射した光に対しては、位相差を補償することができない。一方、液晶パネルから出射した光のうち、斜め成分の光、つまりＶＡモードの液晶の斜め成分については、その位相差を光学補償する。なお、このＣプレート５３については、ｎｘ＝ｎｙを完全に満たす必要はなく、僅かに位相差を有していても良く、具体的には正面位相差値が０ｎｍから３ｎｍ程度であってもよい。
この種のＣプレート５３としては、厚み方向の位相差Ｒｔｈが１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるのが好ましく、１８０ｎｍであるのがより好ましい。ここで、厚み方向の位相差Ｒｔｈは、以下の式によって定義される。
Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
ただし、ｎｘ、ｎｙは、図５（ａ）に示したＣプレート５３において、面方向の主屈折率を示し、ｎｚは、同じく厚さ方向の主屈折率を示している。また、ｄはＣプレートの厚さを示している。
一方、Ｏプレート５４は、図５（ｂ）に屈折率楕円体で示すように、各方向の屈折率の関係がｎｘ＜ｎｙ＜ｎｚとなる（あるいは、図示はしないがｎｚ＜ｎｙ＜ｎｘとなる）二軸の位相差補償板である。Ｏプレート５４は、上述のカラムを形成した無機膜により遅相軸５４ｃを有している。Ｏプレート５４の遅相軸５４ｃは、図５（ｂ）に示した屈折率楕円体を、基板５２の法線方向から見て基板５２上（基板面）に投影した楕円形の長軸に一致する。
この緑色光用画像形成光学系３Ｇでは、これら構成要素のうち、入射側偏光板９を除いて、ＰＢＳ１０、緑色光用液晶ライトバルブ１１Ｇ、位相差補償板１２、および射出側偏光板１３は、略三角柱の形状を有する筐体５０に固定されている。筐体５０は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い材料で構成されている。
筐体５０の３つの側面には、光を通過させる開口部５０ａ〜５０ｃがそれぞれ設けられている。筐体５０の３つの側面のうち、互いに直角に接する２つの面を第１側面、第２側面とし、第１側面および第２側面に対して４５°の角度で接する面を第３側面とする。第１側面の外面側には開口部５０ａを塞ぐように液晶ライトバルブ１１Ｒが固定され、第１側面の内面側には開口部５０ａを塞ぐように位相差補償板１２が固定されている。つまり、開口部５０ａの縁（周縁部）を液晶ライトバルブ１１Ｒの外縁部（外周部）と位相差補償板１２の外縁部（外周部）とで挟んで配置された状態で開口部５０ａが塞がれている。第２側面の外面側には開口部５０ｂを塞ぐように射出側偏光板１３が固定されている。第３側面の外面側には開口部５０ｃを塞ぐようにＰＢＳ１０が固定されている。このような構成により、筐体５０の内部は密閉された空間となっている。
そして、位相差補償板１２は、図６に示すように、その端部が矩形状かつ枠状の固定治具７１の溝７１ａに嵌め込まれて固定され、同様に、緑色光用液晶ライトバルブ１１Ｇの端部も固定治具７１とほぼ同形状の矩形状かつ枠状の固定治具７２の溝７２ａに嵌め込まれて固定され、固定治具７１と固定治具７２とは、開口部５０ａを塞ぐように配置されて固定具（図示略）により相互に固定されている。
次に、この位相差補償板１２の寸法について説明する。
この位相差補償板１２のＯプレート５４は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、石英ガラス製の基板５２の表面に、Ｔａ２Ｏ５等の無機材料が斜方蒸着されて形成されたものであり、無機材料が斜め方向（基板平面から０度及び９０度を除いた所定の角度を有した方向）に沿って成長したカラム（傾斜した柱状構造体）８１を有する膜構造を有している。そして、カラム８１の傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角の方向（略一方向）は、蒸着された全面において一様な所定の方向とされている。
このＯプレート５４では、カラム８１の傾斜方向、すなわち斜方蒸着の蒸着方向８２を基板面内に投影させた面内の方位角の方向（略一方向）における端部５４ａ、５４ｂでは、位相差値が大きい方向にばらつくのに対し、カラム８１の傾斜方向を基板面内に投影させた面内の方位角の方向（略一方向）と直交した方向（すなわち斜方蒸着の蒸着方向８２を基板面内に投影させた面内の方位角の方向と直交した方向）の端部５４ｃ、５４ｄでは、位相差値が小さい方向にばらつく。したがって、蒸着方向８２に対応した基板の端部５４ａ、５４ｂにおける位相差値のばらつきの大きさ（絶対値）は、蒸着方向８２と直交した方向に対応した基板の端部５４ｃ、５４ｄにおける位相差値のばらつきの大きさ（絶対値）よりも大きくなる。
また、蒸着方向８２を基板面内に投影させた面内における方位角の方向（略一方向）は、Ｏプレート５４の一方の基板辺を二分する中心線（図７のＹ軸）に対して平行な方向か、もしくは、これに対して±４５°より小さい角度範囲を取るのが通例である。従って、これらを勘案すると、Ｏプレート５４のカラム８１の傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角の方向と、Ｏプレート５４の隣接するいずれか一方の基板辺を二分する中心線（図７のＹ軸）に対して±４５°より小さい角度範囲となる側、すなわち端部５４ａから端部５４ｂの側に向かう方向の寸法を、Ｏプレート５４のカラム８１の傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角の方向と、Ｏプレート５４の隣接するいずれか他方の基板辺を二分する中心線（図７のＸ軸）に対して±４５°より大きい角度範囲となる側、すなわち端部５４ｃから端部５４ｄの側に向かう方向の寸法より、液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域７３に対して大きく設定すればよい。
以上により、このＯプレート５４では、緑色光用液晶ライトバルブ１１Ｇのシール材及び額縁となる遮光膜により囲まれた表示領域７３に対してはみ出した端部５４ａ、５４ｂの寸法ｄ１は、この表示領域７３に対してはみ出した端部５４ｃ、５４ｄの寸法ｄ２よりも大きくなっている。
図８は、カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角の方向（Ｙ軸方向）と、該カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角の方向と直交した方向（Ｘ軸方向）それぞれにおける液晶表示装置の表示領域における面内方向の位相差ばらつきを示す図である。この図８では、表示領域の端部からの距離を測定位置としてある。
図８によれば、次のことが分かる。
（１）カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角方向（Ｙ方向）では、端部において位相差値が大きい方向にばらつくのに対し、カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角方向と直交する方向（Ｘ方向）では、端部において位相差値が小さい方向にばらつく。
（２）カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角方向（Ｙ方向）における位相差値のばらつきの大きさ（絶対値）は、カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角方向と直交した方向（Ｘ方向）における位相差値のばらつきの大きさ（絶対値）より大である。
（３）カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角方向（Ｙ方向）においては、Ｙ方向の＋側と−側とで位相差値のばらつきは殆ど無い。
以上により、このＯプレート５４では、液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域に対して、カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角の方向（Ｙ方向）の寸法を６ｍｍ程度大きくし、カラムの傾斜方向を基板面内に投影させた面内における方位角の方向と直交した方向（Ｘ軸方向）の寸法を３ｍｍ程度大きくすればよいことが分かる。
以上説明したように、本実施形態のプロジェクター１によれば、位相差補償板１２のＯプレート５４のＯプレート５４の隣接するいずれか一方の基板辺を二分する中心線に対して±４５°より小さい角度範囲となる側の方向における端部の寸法を、位相差補償板１２のＯプレート５４のＯプレート５４の隣接するいずれか他方の基板辺を二分する中心線に対して±４５°より大きい角度範囲となる側の方向における端部の寸法よりも、液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域に対して寸法を大きく確保するので、位相差補償板１２のＯプレート５４のうち水分の吸脱着による影響を受け易い端部５４ａ、５４ｂを液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域外に位置させることができる。したがって、液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域では、Ｏプレート５４のうち端部５４ａ、５４ｂを除く領域を透過する光のみにより表示が行われることとなり、その結果、液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域における中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等を無くすことができ、液晶表示装置の品質の低下を防止することができる。
［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態のプロジェクターの液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの要部を示す断面図であり、本実施形態の三角柱ユニットが第１実施形態の三角柱ユニットと異なる点は、第１実施形態の三角柱ユニットでは、位相差補償板１２の端部が矩形状かつ枠状の固定治具７１の溝７１ａに嵌め込まれて固定されているのに対し、本実施形態の三角柱ユニットでは、位相差補償板１２の端部が被覆材９１により被覆され、この位相差補償板１２の端部は被覆材９１を介して矩形状かつ枠状の固定治具７１の溝７１ａに嵌め込まれている点であり、この他の点については、第１実施形態のプロジェクターと全く同様である。
この被覆材９１としては、水分の進入を防止することができるものであればよく、耐水性を有する被覆材、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、有機系接着剤、無機系接着剤等が挙げられる。
この被覆材９１が位相差補償板１２の端部を覆うことにより、この位相差補償板１２では、水分の吸脱着による影響を受け易い端部が被覆材９１により被覆されることとなる。これにより、この端部から位相差補償板１２内に水分が進入するのを防止し、よって、液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域における中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等が発生する虞がなくなり、液晶表示装置の品質の低下の虞がなくなる。
本実施形態のプロジェクターにおいても、第１実施形態のプロジェクターと同様の作用・効果を奏することができる。
しかも、位相差補償板１２の端部を被覆材９１により被覆したので、この端部から位相差補償板１２内に水分が進入するのを防止することができる。その結果、液晶ライトバルブ１１Ｇの表示領域における中央部と端部との位相差変化に起因する色ムラ等の発生を防止することができ、液晶表示装置の品質の低下を防止することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、Ｏプレート５４のカラムの傾斜方向（Ｙ方向）の寸法を６ｍｍ程度大きくし、カラムの傾斜方向と直交した方向（Ｘ軸方向）の寸法を３ｍｍ程度大きくしているが、これらの寸法は、対象となる液晶ライトバルブの形状や大きさに合わせて適宜設定すればよい。
その他、プロジェクターの各種構成部材の材料、形状、数、配置等に関しては、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
１…プロジェクター、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…反射型の液晶ライトバルブ、１２…位相差補償板、５０…筐体、５３、５３Ａ、５３Ｂ…Ｃプレート、５４…Ｏプレート、５４ａ〜５４ｄ…端部、７３…表示領域、８１…カラム（傾斜した柱状構造体）、８２…斜方蒸着の蒸着方向、９１…被覆材

Claims (5)

  1. 異なる色の複数の色光を射出する光源と、
    前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、
    複数の前記液晶ライトバルブそれぞれに設けられ、無機材料からなる複数の柱状構造体が前記液晶ライトバルブの面内方位の略一方向に向けて傾斜されてなる位相差補償板と、
    前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、
    前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、
    前記位相差補償板の前記複数の柱状構造体が傾斜する前記面内方位の略一方向における寸法は、前記液晶ライトバルブの表示領域の前記略一方向に対応する方向における寸法よりも大きく確保されていることを特徴とする投射型表示装置。
  2. 前記位相差補償板の端部は、被覆材により被覆されていることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
  3. 前記液晶ライトバルブ及び前記位相差補償板を、内部空間を光路とする複数の筐体各々の一側面に保持してなることを特徴とする請求項１または２記載の投射型表示装置。
  4. 前記面内方位の略一方向が、前記位相差補償板の互いに隣接する辺のうち一方の基板辺を二分する線に対して、±４５°より小さい角度範囲となる側の端部の寸法は、
    前記面内方位の略一方向が、前記位相差補償板の互いに隣接する辺のうち他方の基板辺を二分する線に対して、±４５°より大きい角度範囲となる側の端部の寸法よりも、
    前記液晶ライトバルブの前記表示領域に対して大きく確保されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の投射型表示装置。
  5. 前記位相差補償板は、Ｃプレート及びＯプレートを一体化したものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の投射型表示装置。
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