JP4082135B2 - projector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写表示するプロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
プロジェクタでは、照明光学系から射出された光を液晶ライトバルブを用いて画像情報(画像信号)に応じて変調し、変調された光をスクリーン上に投写することにより、画像表示が実現される。
【0003】
液晶ライトバルブは、通常、液晶パネルと、その光入射面側や光射出面側に設けられた偏光板と、を備えている。偏光板は、偏光軸方向の光成分のみを透過させ、他の光成分を遮断する。このため、偏光板からは、その偏光軸方向に電気ベクトルが振動する直線偏光光が射出される。
【0004】
偏光板は、通常、偏光軸方向以外の光成分を遮断する際に発熱する。この発熱により偏光板の温度が上昇すると、偏光板自体の歪みや劣化が生じる。従来では、この温度上昇を低減させるために、偏光板は、比較的高い熱伝導率を有する1つの単結晶サファイア基板上に貼り付けられていた。
【0005】
ところで、単結晶サファイア基板は、1つの光学軸(c軸と呼ばれる)を有する一軸結晶である。このため、単結晶サファイア基板がその表面とほぼ平行にc軸を含む場合には、入射する直線偏光光の偏光方向(電気ベクトルの振動方向)と単結晶サファイアのc軸とを、平行または垂直に正確に設定する必要があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直線偏光光の偏光方向(すなわち、偏光板の偏光軸)と単結晶サファイアのc軸とが平行または垂直になるように、偏光板を単結晶サファイア基板に貼り付けるのは、困難であった。このため、実際には、単結晶サファイア基板に入射する光の偏光状態は、単結晶サファイア基板での複屈折に起因して変化してしまう。このとき、液晶ライトバルブは、透過すべきでない光を透過してしまったり、遮断すべきでない光を遮断してしまったりして、この結果、投写表示される画像のコントラストが低下してしまう。
【0007】
なお、この問題は、偏光板を単結晶サファイア基板に貼り付ける場合に限らず、一軸結晶で構成された透光性基板を使用する場合に共通する。
【0008】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、一軸結晶で構成された透光性基板における光の偏光状態の変化を緩和し、この結果、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することのできる技術を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第1の装置は、プロジェクタであって、
照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光を投写する投写光学系と、
を備え、
前記照明光学系から前記投写光学系までの光路には、一対の透光性基板が設けられており、
前記一対の透光性基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行に光学軸を含む一軸結晶で構成されており、
前記一対の透光性基板の光学軸は、互いにほぼ直交しており、
前記一対の透光性基板の厚みは、前記一対の透光性基板を密接させた状態で前記一対の透光性基板に垂直な光を前記一対の透光性基板に入射させると仮定した場合に、前記一対の透光性基板に入射する光の偏光状態と、前記一対の透光性基板から射出される光の偏光状態と、が同じになるように、設定されていることを特徴とする。
【0010】
このプロジェクタでは、一対の透光性基板は上記の関係で設けられているため、各透光性基板における光の偏光状態の変化を緩和することができ、この結果、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することが可能となる。
【0011】
上記の装置において、
前記一対の透光性基板は、前記電気光学装置に含まれているようにしてもよい。
【0012】
具体的には、
前記電気光学装置は、光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に、
偏光板と、
前記偏光板が設けられたベース基板と、
を備え、
前記ベース基板は、互いに密接した状態で設けられた前記一対の透光性基板を含むことが好ましい。
【0013】
このように、透光性基板が偏光板に接触していれば、偏光板の温度上昇を低減させることができる。
【0014】
また、前記電気光学装置は、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に設けられた偏光板と、
を備え、
前記一対の透光性基板のうちの一方は、前記液晶パネルの2つの面のうちの前記偏光板に対向する面を形成しており、他方は、前記偏光板の2つの面のうちの前記液晶パネルに対向する面に設けられているようにしてもよい。
【0015】
ここで、一対の透光性基板は、互いに密接した状態で設けられていてもよいし、離れた状態で設けられていてもよい。
【0016】
このようにすれば、一対の透光性基板は、液晶パネルと偏光板との双方の温度上昇を低減させることができる。
【0017】
また、前記電気光学装置は、液晶パネルを備え、
前記一対の透光性基板のうちの一方は、前記液晶パネルの光入射面を形成しており、他方は、前記液晶パネルの光射出面を形成していてもよい。
【0018】
このように、一対の透光性基板が液晶パネルの光入射面および光射出面を形成すれば、液晶パネルの温度上昇を効率よく低減させることができる。
【0019】
上記の装置において、
前記一対の透光性基板は、同じ材料で構成されていることが好ましい。
【0020】
例えば、一対の透光性基板は、単結晶サファイアで構成されていてもよいし、水晶で構成されていてもよい。
【0021】
こうすれば、プロジェクタを比較的容易に作製することができる。
【0022】
なお、一対の透光性基板は、異なる材料で構成されていてもよい。
【0023】
また、上記の装置において、前記一対の透光性基板が同じ材料で構成されている場合には、前記一対の透光性基板は、ほぼ等しい厚みを有していることが好ましい。
【0024】
こうすれば、プロジェクタを比較的容易に作製することができる。
【0025】
なお、一対の透光性基板は、異なる厚みを有していてもよい。
【0026】
本発明の第2の装置は、偏光装置であって、
偏光板と、
前記偏光板が設けられたベース基板と、
を備え、
前記ベース基板は、互いに密接した状態で設けられた一対の透光性基板を含んでおり、
前記一対の透光性基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行に光学軸を含む一軸結晶で構成されており、
前記一対の透光性基板の光学軸は、互いにほぼ直交しており、
前記一対の透光性基板の厚みは、前記一対の透光性基板に垂直な光を前記一対の透光性基板に入射させると仮定した場合に、前記一対の透光性基板に入射する光の偏光状態と、前記一対の透光性基板から射出される光の偏光状態と、が同じになるように、設定されていることを特徴とする。
【0027】
この偏光装置では、一対の透光性基板は上記の関係で設けられているため、各透光性基板における光の偏光状態の変化を緩和することができる。したがって、この偏光装置をプロジェクタに適用すれば、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することが可能となる。
【0028】
本発明の第3の装置は、液晶パネルであって、
液晶層と、
前記液晶層の両側にそれぞれ設けられ、前記液晶パネルの光入射面と光射出面とを形成する一対の透光性基板と、
を備え、
前記一対の透光性基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行に光学軸を含む一軸結晶で構成されており、
前記一対の透光性基板の光学軸は、互いにほぼ直交しており、
前記一対の透光性基板の厚みは、前記一対の透光性基板を密接させた状態で前記一対の透光性基板に垂直な光を前記一対の透光性基板に入射させると仮定した場合に、前記一対の透光性基板に入射する光の偏光状態と、前記一対の透光性基板から射出される光の偏光状態と、が同じになるように、設定されていることを特徴とする。
【0029】
この液晶パネルでは、一対の透光性基板は上記の関係で設けられているため、各透光性基板における光の偏光状態の変化を緩和することができる。したがって、この液晶パネルをプロジェクタに適用すれば、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することが可能となる。
【0030】
【発明の実施の形態】
A.第1実施例:
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図1は、プロジェクタの一例を示す概略構成図である。プロジェクタ1000は、照明光学系100と、色光分離光学系200と、リレー光学系220と、3つの液晶ライトバルブ300R,300G,300Bと、クロスダイクロイックプリズム360と、投写光学系380とを備えている。
【0031】
照明光学系100は、偏光変換素子160を含んでおり、光源装置120から射出された光を偏光方向の揃った1種類の直線偏光光に変換して射出する。照明光学系100から射出された光は、色光分離光学系200において赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離される。分離された各色光は、液晶ライトバルブ300R,300G,300Bにおいて画像情報に応じて変調される。各液晶ライトバルブにおいて変調された各変調光は、クロスダイクロイックプリズム360で合成される。合成光は、投写光学系380によってスクリーンSC上に投写される。これにより、スクリーンSC上にカラー画像が表示される。なお、図1に示すようなプロジェクタの各部の構成および機能については、例えば、本願出願人によって開示された特開2002−14419号公報に詳述されているので、本明細書における詳細な説明は省略する。
【0032】
図2は、図1の第1の液晶ライトバルブ300Rを拡大して示す説明図である。なお、以下では、赤色光Rが入射する第1の液晶ライトバルブ300Rに注目して説明するが、緑色光Gが入射する第2の液晶ライトバルブ300Gおよび青色光Bが入射する第3の液晶ライトバルブ300Bについてもほぼ同様である。
【0033】
液晶ライトバルブ300Rは、液晶パネル310と、液晶パネルの光入射面側に設けられた第1の偏光装置320と、液晶パネルの光射出面側に設けられた第2の偏光装置330と、を備えている。
【0034】
第1の偏光装置320は、偏光板321と、偏光板321が貼り付けられたベース基板323と、を備えている。ベース基板323は、一対の単結晶サファイア基板323a,323bを含んでいる。一対の単結晶サファイア基板323a,323bは、例えば、光学接着剤によって貼り付けられており、互いに密接した状態で設けられている。
【0035】
同様に、第2の偏光装置330は、偏光板331と、偏光板331が貼り付けられたベース基板333と、を備えており、ベース基板333は、互いに密接した状態で設けられた一対の単結晶サファイア基板333a,333bを含んでいる。
【0036】
液晶ライトバルブ300Rに入射する色光Rは、偏光変換素子160を備える照明光学系100(図1)から射出されているため、直線偏光光である。色光Rは、第1のベース基板323を通過した後に、第1の偏光板321に入射する。偏光板は、入射する光のうち、偏光軸方向の光成分のみを透過させ、他の光成分を遮断する機能を有している。このため、第1の偏光板321からは、偏光軸方向に電気ベクトルが振動する直線偏光光が射出される。本実施例では、第1の偏光板321の偏光軸は、入射する直線偏光光(色光R)の偏光方向とほぼ同じになるように設定されている。したがって、入射する直線偏光光の殆どが第1の偏光板321を透過する。なお、図2では、第1の偏光板321の偏光軸は、z方向に設定されている。第1の偏光板321から射出された直線偏光光は、液晶パネル310において、与えられた画像情報に応じて変調される。第2の偏光板331は、液晶パネル310から射出された光のうち、偏光軸方向の光成分のみを透過させる。なお、図2では、第2の偏光板331の偏光軸は、y方向に設定されており、第1の偏光板321の偏光軸とほぼ直交する。第2の偏光板331から射出された直線偏光光は、第2のベース基板333を通過して、液晶ライトバルブ300Rから射出される。
【0037】
前述のように、従来では、偏光板は、比較的高い熱伝導率を有する1つの単結晶サファイア基板上に貼り付けられていたが、本実施例では、偏光板321,331は、一対の単結晶サファイア基板で構成されるベース基板323,333上に貼り付けられている。この構成を採用することによって、偏光板の温度上昇を低減させることができる。また、各ベース基板に入射する光の偏光状態と、各ベース基板から射出される光の偏光状態とを、ほぼ同じにすることが可能となっている。
【0038】
すなわち、単結晶サファイアは、c軸と呼ばれる1つの光学軸を有する一軸結晶である。このため、単結晶サファイアは、c軸方向とc軸に直交する方向とで異なる屈折率を有しており、複屈折を誘起する。具体的には、一軸結晶に光が入射すると、通常、光の偏光状態が変化する。例えば、単結晶サファイア基板がその表面とほぼ平行にc軸を含む場合には、直線偏光光の偏光方向と単結晶サファイアのc軸との間の角度に応じて、直線偏光光は、楕円偏光光等に変化する。これは、常光線に対する屈折率と、異常光線に対する屈折率とが、相違し、常光線と異常光線との間に位相差が発生するためである。仮に、直線偏光光の偏光方向と単結晶サファイアのc軸とが、平行または垂直に正確に設定される場合には、単結晶サファイア基板に入射する直線偏光光はそのままの偏光状態で単結晶サファイア基板から射出される。
【0039】
しかしながら、直線偏光光の偏光方向(すなわち、偏光板の偏光軸)と単結晶サファイアのc軸とが平行または垂直になるように、偏光板を単結晶サファイア基板に貼り付けるのは困難である。そこで、本実施例では、一対の単結晶サファイア基板で各ベース基板を構成している。
【0040】
図3は、図2の第1のベース基板323を構成する一対の単結晶サファイア基板323a,323bの関係を示す説明図である。図3(A)は、一対の単結晶サファイア基板323a,323bを離れた状態で配置したときの斜視図を示し、図3(B)は、一対の単結晶サファイア基板323a,323bを図中−x方向から見たときの平面図を示す。なお、図2の第2のベース基板333を構成する一対の単結晶サファイア基板333a,333bについても同様である。
【0041】
図示するように、一対の単結晶サファイア基板323a,323bは、略正方形の外形形状を有している。一対の単結晶サファイア基板323a,323bのそれぞれは、その表面とほぼ平行にc軸を含んでおり、一対の単結晶サファイア基板323a,323bのc軸は、互いにほぼ直交している。なお、図3(A),(B)では、各単結晶サファイア基板のc軸は、基板の直交する2辺のうちのいずれか一方の辺から、角度θだけ傾いている。また、一対の単結晶サファイア基板323a,323bの厚みD1,D2は、ほぼ等しく設定されている。
【0042】
このように、一対の単結晶サファイア基板のc軸がほぼ直交しており、一対の単結晶サファイア基板の厚みがほぼ等しい場合には、第1の単結晶サファイア基板323aでの複屈折に起因する第1の位相差と、第2の単結晶サファイア基板323bでの複屈折に起因する第2の位相差とが、キャンセルされる。この結果、ベース基板323に入射する光の偏光状態と、ベース基板323から射出される光の偏光状態とを、ほぼ同じにすることができる。したがって、偏光板の偏光軸と単結晶サファイアのc軸とが平行または垂直になるように、偏光板を単結晶サファイア基板に貼り付ける必要がない。このため、偏光板321をベース基板323上に貼り付ける際の困難な位置合わせを省略することができる。
【0043】
ところで、単結晶サファイア基板は、例えば、周知のEFG法(Edge-defined Film-fed Growth Method )を用いて作製可能である。図4は、EFG法を用いる結晶成長装置を示す説明図である。この装置は、アルミナ融液MAを貯える坩堝710と、坩堝を囲むようにして配置された加熱コイル720と、成長する結晶の外形形状を決定するスリット730sを含む結晶成長用の型730と、を備えている。
【0044】
坩堝710は、加熱コイル720によって加熱される。坩堝710内のアルミナ融液MAは、毛細管現象によって、スリット730s内を満たし、型730上端まで誘導される。そして、型730の上端に誘導されたアルミナ融液中に単結晶サファイアの種子結晶を配置して、種子結晶をゆっくりと引き上げると、板状の単結晶サファイア板740が得られる。
【0045】
この結晶成長装置を用いる場合には、種子結晶と型730との位置関係を精度よく調整することにより、板の表面とc軸とがほぼ平行となるような単結晶サファイア板を生成することが可能である。また、板の一辺とc軸とがほぼ直交するような単結晶サファイア板を生成することも可能である。しかしながら、実際には、c軸は、板の一辺に対して傾くことが多い。そこで、本実施例では、ベース基板323の作製方法を工夫している。
【0046】
図5は、図4の単結晶サファイア板740を用いてベース基板323を作製する手順を示す説明図である。図5(A)は、図4で得られた単結晶サファイア板740を示している。なお、単結晶サファイア板740は、一枚の板であるため、各部分におけるc軸は、互いに平行である。図5(A)では、複数の略正方形の単結晶サファイア基板が切り出される。図5(B)は、図5(A)で得られた2つの単結晶サファイア基板323a,323bを示している。なお、2つの単結晶サファイア基板323a,323bとしては、図5(A)の単結晶サファイア板740において隣接する部分が選択されている。図5(C)は、図5(B)の2つの単結晶サファイア基板323a,323bを貼り合わせることによって得られたベース基板323を示している。このとき、2つの単結晶サファイア基板323a,323bのc軸は、ほぼ直交するように組み合わされる。これは、例えば、図5(B)に示す黒丸印の2つの直角部分が重なるように、第2の単結晶サファイア基板323bを反時計回りに90°回転させることによって、実現される。
【0047】
上記のような手順でベース基板323を作製すれば、一対の単結晶サファイア基板323a,323bのc軸を、単結晶サファイア板740に対する加工精度を利用して、比較的正確に直交させることができる。本実施例では、単結晶サファイア板740に対する加工精度は比較的高いため、例えば、2つのc軸のずれ角が±約0.2°以内となるように、ベース基板323を作製可能である。なお、2つのc軸のずれ角は、±約1°以内であることが好ましく、±約0.5°以内であることが望ましい。
【0048】
また、上記のような手順でベース基板323を作製すれば、換言すれば、比較的大きな単結晶サファイア板740を用いれば、一対の単結晶サファイア基板323a,323bの厚みを、容易にほぼ等しく設定することができる。なお、2つの単結晶サファイア基板の厚みの差分は、一方の単結晶サファイア基板の厚みの±約0.05mm以内であることが好ましく、±約0.02mm以内であることがより好ましく、±約0.01mm以内であることがさらに好ましい。
【0049】
なお、本実施例では、一対の単結晶サファイア基板は、略正方形の外形形状を有しているが、光学軸が互いにほぼ直交していれば、略長方形などの他の外形形状を有していてもよい。
【0050】
以上説明したように、本実施例では、偏光装置は、偏光板と、偏光板が設けられたベース基板と、を備えている。ベース基板は、互いに密接した状態で設けられた一対の単結晶サファイア基板を含んでいる。一対の単結晶サファイア基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行にc軸を含んでいる。そして、一対の単結晶サファイア基板のc軸は、互いにほぼ直交しており、一対の単結晶サファイア基板の厚みは、ほぼ等しく設定されている。
【0051】
このように、単結晶サファイア基板が偏光板に接触していれば、偏光板の温度上昇を低減させることができる。また、ベース基板が互いに密接した状態の一対の単結晶サファイア基板を含んでいるため、ベース基板に入射する光の偏光状態と、ベース基板から射出される光の偏光状態とを、ほぼ同じにすることができる。すなわち、2つの単結晶サファイア基板を組み合わせて用いることにより、各単結晶サファイア基板での複屈折に起因する光の偏光状態の変化を緩和することができ、この結果、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することが可能となる。
【0052】
なお、本実施例では、一対の単結晶サファイア基板は、光学接着剤で互いに貼り付けられているが、これに代えて、図示しない保持具によって互いに直接接触する状態で保持されていてもよい。このように、一対の単結晶サファイア基板は、互いに密接した状態で設けられていることが好ましい。こうすれば、各単結晶サファイア基板の表面における光の反射を低減させることができるという利点がある。
【0053】
また、本実施例では、液晶ライトバルブ300Rは、光入射面側と光射出面側との双方に偏光板321,331を備えている。しかしながら、本実施例のように、プロジェクタ1000が直線偏光光を射出する照明光学系100を備える場合には、光入射面側の偏光板321は、省略可能である。ただし、プロジェクタが偏りのない光を射出する照明光学系を備える場合には、液晶ライトバルブは、光入射面側と光射出面側との双方に偏光板を備えることが望ましい。
【0054】
さらに、本実施例では、液晶ライトバルブ300Rは、光入射面側に、第1の偏光板321が貼り付けられた第1のベース基板323を備えている。しかしながら、本実施例のように、プロジェクタ1000が直線偏光光を射出する照明光学系100を備える場合には、第1の偏光板321は、入射する直線偏光光の殆どを透過させるため、その温度上昇は比較的低い。したがって、第1の偏光板は、一対の単結晶サファイア基板で構成されるベース基板に代えて、通常の1つのガラス基板上に貼り付けられていてもよい。
【0055】
一般には、液晶ライトバルブは、光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に、偏光板と、偏光板が設けられたベース基板と、を備え、ベース基板は、互いに密接した状態で設けられた一対の単結晶サファイア基板を含んでいればよい。
【0056】
A−1.第1実施例の変形例:
図6は、第1実施例の変形例としての第1の液晶ライトバルブ300RAを示す説明図である。この液晶ライトバルブ300RAは、図2の液晶ライトバルブ300Rとほぼ同じであるが、第1の偏光装置320Aと第2の偏光装置330Aとが変更されている。
【0057】
具体的には、図2では、第1の偏光装置320は、その光射出面側に偏光板321を備えており、第2の偏光装置330は、その光入射面側に偏光板331を備えている。一方、図6では、第1の偏光装置320Aは、その光入射面側に偏光板321を備えており、第2の偏光装置330Aは、その光射出面側に偏光板331を備えている。
【0058】
図6の構成を採用する場合にも、図2の構成を採用する場合と同様に、各単結晶サファイア基板における光の偏光状態の変化を緩和することができ、この結果、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することができる。ただし、図2の構成を採用する場合には、画像のコントラストの低下をより抑制することができるという利点がある。これは、一対の単結晶サファイア基板のc軸は、実際には、互いに直交する状態から僅かにずれているためである。
【0059】
すなわち、図6では、光は、第1の偏光板321と第1のベース基板323とをこの順序で通る。このため、第1の偏光板321から射出された直線偏光光が第1のベース基板323を通過する際には、光の偏光方向が僅かに変化し、この結果、第1の偏光装置320Aからは直線偏光光以外の光も射出される。また、図6では、光は、第2のベース基板333と第2の偏光板331とをこの順序で通る。このため、液晶パネル310から射出された変調光が第2のベース基板333を通過する際には、光の偏光状態が僅かに変化し、この結果、第2の偏光板331には、意図しない偏光状態を有する光も入射する。したがって、図6の配置を採用する場合には、液晶ライトバルブ300RAは、透過すべきでない光を透過してしまったり、遮断すべきでない光を遮断してしまったりする。このとき、投写表示される画像のコントラストは、やや低下する。
【0060】
逆に、図2では、光は、第1のベース基板323と第1の偏光板321とをこの順序で通る。このため、第1の偏光装置320からは直線偏光光のみが射出される。また、図2では、光は、第2の偏光板331と第2のベース基板333とをこの順序で通る。このため、第2の偏光板331には、意図する偏光状態を有する光のみが入射する。したがって、図2の構成を採用する場合には、ベース基板323,333において光の偏光状態が変化しても、液晶ライトバルブ300Rは、透過すべき光を透過させ、遮断すべき光を遮断することができる。この結果、投写表示される画像のコントラストの低下をより抑制することができる。
【0061】
B.第2実施例:
図7は、第2実施例における第1の液晶ライトバルブ300RBを示す説明図である。図7は、図2とほぼ同じであるが、液晶パネル310Bが変更されている。
【0062】
具体的には、液晶パネル310Bは、液晶パネル本体301と、液晶パネル310Bの光入射面を形成する第1のカバー基板311と、液晶パネル310Bの光射出面を形成する第2のカバー基板312と、を備えている。2つのカバー基板311,312は、液晶パネル本体301の温度上昇を低減させる機能を有しているとともに、液晶パネル310B上に付着した塵が投写表示される画像内に現れるのを防止する機能を有している。
【0063】
図8は、図7の液晶パネル310Bの概略断面図である。図示するように、液晶パネル本体301は、2つのガラス基板302,303と、2つのガラス基板に挟まれた液晶層304と、液晶が漏れ出すのを防止するためのシール部材304sと、を備えている。第1のガラス基板302の液晶層304側の面には、透明な共通電極302aが形成されている。第2のガラス基板303の液晶層304側の面には、薄膜トランジスタ(図示せず)と透明な画素電極303aとが画素毎にマトリクス状に形成されている。図7で説明したように、液晶パネル本体301には、第1のカバー基板311と2のカバー基板312とが貼り付けられている。
【0064】
第1のカバー基板311は、互いに密接した状態で設けられた一対の単結晶サファイア基板311a,311bで構成されている。なお、一対の単結晶サファイア基板311a,311bは、図3(A)に示す関係で配置されている。具体的には、一対の単結晶サファイア基板311a,311bのそれぞれは、その表面とほぼ平行にc軸を含んでおり、一対の単結晶サファイア基板311a,311bのc軸は、互いにほぼ直交している。また、一対の単結晶サファイア基板311a,311bの厚みは、ほぼ等しく設定されている。なお、第2のカバー基板312を構成する一対の単結晶サファイア基板312a,312bについても同様である。
【0065】
このように、単結晶サファイア基板が液晶パネルに接触していれば、液晶パネルの温度上昇を効率よく低減させることができる。また、カバー基板が互いに密接した状態の一対の単結晶サファイア基板を含んでいるため、カバー基板に入射する光の偏光状態と、カバー基板から射出される光の偏光状態とを、ほぼ同じにすることができる。すなわち、各単結晶サファイア基板における光の偏光状態の変化を緩和することができ、この結果、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することが可能となる。
【0066】
なお、本実施例では、液晶パネル310Bは、液晶層304を挟み込む2つのガラス基板302,303を備えているが、2つのガラス基板は省略可能である。この場合には、第1のカバー基板311の液晶層304側の面と、第2のカバー基板312の液晶層304側の面とに、電極を形成すればよい。
【0067】
また、本実施例では、液晶ライトバルブ300RBは、液晶パネルの光入射面および光射出面を形成する2つのカバー基板311,312を備えているが、いずれか一方のみを備えているようにしてもよい。
【0068】
C.第3実施例:
図9は、第3実施例における第1の液晶ライトバルブ300RCを示す説明図である。図9は、図7とほぼ同じであるが、2つの偏光板321,331の配置が変更されている。
【0069】
具体的には、第1の偏光板321は、液晶パネル310Bの光入射面を形成する第1のカバー基板311上に貼り付けられており、第2の偏光板331は、液晶パネル310Bの光射出面を形成する第2のカバー基板312上に貼り付けられている。
【0070】
本実施例の構成を採用する場合には、図7の構成を採用する場合と比較して、2つの偏光板321,331を設けるための2つのベース基板323,333を省略することができるという利点がある。ただし、図7の構成を採用する場合には、液晶パネル310Bと2つの偏光板321,331との双方の温度上昇を効率よく低減させることができるという利点がある。
【0071】
D.第4実施例:
図10は、第4実施例における第1の液晶ライトバルブ300RDを示す説明図である。図10は、図6とほぼ同じであるが、液晶ライトバルブ300RDの光入射面側の一対の単結晶サファイア基板の配置と、光射出面側の一対の単結晶サファイア基板の配置とが、変更されている。
【0072】
具体的には、図6では、第1の偏光装置320Aは、一対の単結晶サファイア基板323a,323bで構成されたベース基板323を備えている。一方、図10では、第1の偏光装置320Dは、1つの単結晶サファイア基板341aで構成されたベース基板を備えている。また、液晶パネル310Dは、1つの単結晶サファイア基板341bで構成されたカバー基板を備えている。
【0073】
なお、一対の単結晶サファイア基板341a,341bは、図3(A)に示す関係で配置されている。具体的には、一対の単結晶サファイア基板341a,341bのそれぞれは、その表面とほぼ平行にc軸を含んでおり、一対の単結晶サファイア基板341a,341bのc軸は、互いにほぼ直交している。また、一対の単結晶サファイア基板341a,341bの厚みは、ほぼ等しく設定されている。
【0074】
同様に、図10では、第2の偏光装置330Dは、1つの単結晶サファイア基板342aで構成されたベース基板を備えている。また、液晶パネル310Dは、1つの単結晶サファイア基板342bで構成されたカバー基板を備えている。そして、一対の単結晶サファイア基板342a,342bは、図3(A)に示す関係で配置されている。
【0075】
上記の説明から分かるように、本実施例の構成は、図6の各偏光装置320A,330Aに含まれる互いに密接した状態の一対の単結晶サファイア基板を、離して配置した構成に相当する。このように、一対の単結晶サファイア基板が離れた位置に設けられる場合にも、一対の単結晶サファイア基板に入射する光の偏光状態と、一対の単結晶サファイア基板から射出される光の偏光状態とを、ほぼ同じにすることができる。すなわち、各単結晶サファイア基板における光の偏光状態の変化を緩和することができ、この結果、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することができる。
【0076】
本実施例の構成を採用する場合には、図6の構成を採用する場合と比較して、単結晶サファイア基板の数を増加させずに、液晶パネル310Dと2つの偏光板321,331との双方の温度上昇を効率よく低減させることができるという利点がある。
【0077】
なお、本実施例では、液晶ライトバルブ300RDは、その光入射面側と光射出面側とのそれぞれに一対の単結晶サファイア基板を備えているが、いずれか一方にのみ一対の単結晶サファイア基板を備えるようにしてもよい。
【0078】
一般には、液晶ライトバルブは、液晶パネルと、液晶パネルの光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に液晶パネルと対向して設けられた偏光板と、を備えていればよい。そして、一対の単結晶サファイア基板のうちの一方は、液晶パネルの2つの面のうちの偏光板に対向する面を形成しており、他方は、偏光板の2つの面のうちの液晶パネルに対向する面に設けられていればよい。
【0079】
E.第5実施例:
図11は、第5実施例における第1の液晶ライトバルブ300REを示す説明図である。図11は、図7とほぼ同じであるが、液晶パネル310Eが変更されている。
【0080】
具体的には、図7では、液晶パネル310Bの光入射面を形成する第1のカバー基板311は、一対の単結晶サファイア基板311a,311bで構成されており、光射出面を形成する第2のカバー基板312は、一対の単結晶サファイア基板312a,312bで構成されている。一方、図11では、液晶パネル310Eの光入射面を形成する第1のカバー基板は、1つの単結晶サファイア基板314aで構成されており、光射出面を形成する第2のカバー基板は、1つの単結晶サファイア基板314bで構成されている。
【0081】
なお、一対の単結晶サファイア基板314a,314bは、図3(A)に示す関係で配置されている。具体的には、一対の単結晶サファイア基板314a,314bのそれぞれは、その表面とほぼ平行にc軸を含んでおり、一対の単結晶サファイア基板314a,314bのc軸は、互いにほぼ直交している。また、一対の単結晶サファイア基板314a,314bの厚みは、ほぼ等しく設定されている。
【0082】
ところで、本実施例では、一対の単結晶サファイア基板314a,314bの間には、液晶パネル本体301が設けられている。このため、液晶パネル本体301が中間階調値で変調を実行する場合には、液晶パネル本体301内部の液晶分子の傾きに起因して、光の偏光状態は変化する。しかしながら、液晶パネル本体301が最大階調値および最小階調値で変調を実行する場合には、光の偏光状態は維持される。したがって、液晶パネル本体301は、最大階調値および最小階調値での変調に関係する画像のコントラストに、影響を与えない。すなわち、本実施例のように、一対の単結晶サファイア基板314a,314bが液晶パネル本体301を挟み込むような場合にも、各単結晶サファイア基板における光の偏光状態の変化を緩和することができ、この結果、プロジェクタによって投写表示される画像のコントラストの低下を抑制することができる。
【0083】
なお、液晶パネル本体301が中間階調値で変調を実行する場合には、光の偏光状態が変化するため、投写表示される画像の色は、正確に再現されない。しかしながら、画像情報に対してガンマ補正を施せば、画像の色は、修正可能である。
【0084】
本実施例の構成を採用する場合には、図7の構成を採用する場合と同様に、液晶パネルの温度上昇を効率よく低減させることができる。また、本実施例の構成を採用する場合には、図7の構成を採用する場合と比較して、単結晶サファイア基板の数を減少させることができるという利点がある。
【0085】
なお、本実施例では、液晶パネル310Eは、図8に示すように、液晶層304を挟み込む2つのガラス基板302,303を備えているが、2つのガラス基板は省略可能である。この場合には、第1の単結晶サファイア基板314aの液晶層304側の面と、第2の単結晶サファイア基板314bの液晶層304側の面とに、電極を形成すればよい。
【0086】
一般には、液晶パネルは、液晶層と、液晶層の両側にそれぞれ設けられ、液晶パネルの光入射面と光射出面とを形成する一対の単結晶サファイア基板と、を備えていればよい。この場合にも、一対の単結晶サファイア基板を密接させた状態で、一対の基板に垂直な光を、一対の基板に入射させると仮定した場合には、一対の基板に入射する光の偏光状態と、一対の基板から射出される光の偏光状態と、をほぼ同じにすることができる。
【0087】
F.第6実施例:
図12は、第6実施例における第1の液晶ライトバルブ300RFを示す説明図である。図12は、図11とほぼ同じであるが、2つの偏光板321,331の配置が変更されている。
【0088】
具体的には、第1の偏光板321は、液晶パネル310Eの光入射面を形成する第1の単結晶サファイア基板314a上に設けられており、第2の偏光板331は、液晶パネル310Eの光射出面を形成する単結晶サファイア基板314b上に設けられている。
【0089】
本実施例の構成を採用する場合には、図11の構成を採用する場合と比較して、2つの偏光板321,331を設けるための2つのベース基板323,333を省略することができるという利点がある。ただし、図11の構成を採用する場合には、液晶パネル310Eと2つの偏光板321,331との温度上昇をより低減させることができるという利点がある。
【0090】
なお、この発明は上記の実施例や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。
【0091】
(1)上記実施例では、一対の単結晶サファイア基板は、液晶ライトバルブに含まれているが、これに代えて、他の部位に設けられていてもよい。例えば、偏光変換素子160に含まれるλ/2位相差板を一対の単結晶サファイア基板上に設けるようにしてもよい。
【0092】
また、上記実施例では、一対の単結晶サファイア基板が用いられているが、これに代えて、一対の水晶基板を用いるようにしてもよい。ここで、水晶とは、SiO2 の単結晶を意味している。この場合には、水晶基板は、その表面とほぼ平行にZ軸と呼ばれる1つの光学軸を含んでいればよい。また、一対の単結晶サファイア基板に代えて、単結晶サファイア基板と水晶基板とを組み合わせて用いるようにしてもよい。
【0093】
さらに、上記実施例では、一対の単結晶サファイア基板の厚みは、ほぼ等しく設定されているが、これに代えて、互いに異なる厚みに設定されていてもよい。すなわち、一対の単結晶サファイア基板の厚みは、第1の単結晶サファイア基板の複屈折による第1の位相差と、第2の単結晶サファイア基板の複屈折による第2の位相差とが、キャンセルされるように、設定されていればよい。具体的には、2つの位相差の和が、2πn(nは整数(…,−2,−1,0,1,2,…))にほぼ等しく設定されていればよい。ただし、上記実施例のように、2つの位相差の和は、ほぼ0(すなわちn=0)に設定されることが好ましい。この場合には、単結晶サファイアの光の波長依存性をキャンセルすることができる。具体的には、各単結晶サファイアのc軸方向とc軸に直交する方向との屈折率差は、光の波長に応じて異なるが、一対の単結晶サファイアの位相差の和をほぼ0(すなわちn=0)に設定することによって、屈折率の波長依存性をキャンセルすることができる。なお、単結晶サファイア基板と水晶基板との組み合わせを用いる場合には、通常、一対の基板の厚みは、異なる厚みに設定される。
【0094】
一般には、一対の透光性基板が、照明光学系から投写光学系までの光路に設けられていればよい。そして、一対の透光性基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行に光学軸を含む一軸結晶で構成されており、一対の透光性基板の光学軸は、互いにほぼ直交しており、一対の透光性基板の厚みは、一対の透光性基板を密接させた状態で一対の透光性基板に垂直な光を一対の透光性基板に入射させると仮定した場合に、一対の透光性基板に入射する光の偏光状態と、一対の透光性基板から射出される光の偏光状態と、が同じになるように、設定されていればよい。
【0095】
なお、一対の透光性基板が、同じ材料で構成される場合には、異なる材料で構成される場合と比較して、液晶ライトバルブを比較的容易に作製することができ、この結果、プロジェクタを比較的容易に作製することができるという利点がある。
【0096】
また、一対の透光性基板が、ほぼ等しい厚みを有する場合には、異なる厚みを有する場合と比較して、液晶ライトバルブを比較的容易に作製することができ、この結果、プロジェクタを比較的容易に作製することができるという利点がある。
【0097】
(2)上記実施例では、本発明を透過型の液晶パネルに適用する場合について説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルにも同様に適用可能である。なお、反射型の液晶パネルに本発明を適用する場合には、一対の透光性基板は、液晶パネルの一方の面側に設けられたビームスプリッタの光入射面側と光射出面側とにそれぞれ配置されていればよい。
【0098】
なお、上記実施例の液晶ライトバルブが、本発明における電気光学装置に相当する。電気光学装置は、液晶パネルのみを含んでいてもよいし、さらに、液晶パネルの光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に設けられた偏光板を含んでいてもよい。
【0099】
(3)上記実施例では、本発明をカラー画像を投写表示するプロジェクタ1000に適用する場合について説明したが、本発明は、モノクロ画像を投写表示するプロジェクタにも同様に適用可能である。
【0100】
一般には、プロジェクタは、照明光学系と、照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、電気光学装置で得られる変調光を投写する投写光学系と、を備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】プロジェクタの一例を示す概略構成図である。
【図2】図1の第1の液晶ライトバルブ300Rを拡大して示す説明図である。
【図3】図2の第1のベース基板323を構成する一対の単結晶サファイア基板323a,323bの関係を示す説明図である。
【図4】EFG法を用いる結晶成長装置を示す説明図である。
【図5】図4の単結晶サファイア板740を用いてベース基板323を作製する手順を示す説明図である。
【図6】第1実施例の変形例としての第1の液晶ライトバルブ300RAを示す説明図である。
【図7】第2実施例における第1の液晶ライトバルブ300RBを示す説明図である。
【図8】図7の液晶パネル310Bの概略断面図である。
【図9】第3実施例における第1の液晶ライトバルブ300RCを示す説明図である。
【図10】第4実施例における第1の液晶ライトバルブ300RDを示す説明図である。
【図11】第5実施例における第1の液晶ライトバルブ300REを示す説明図である。
【図12】第6実施例における第1の液晶ライトバルブ300RFを示す説明図である。
【符号の説明】
1000…プロジェクタ
100…照明光学系
120…光源装置
160…偏光変換素子
200…色光分離光学系
220…リレー光学系
300R,300RA〜RF,300G,300B…液晶ライトバルブ
301…液晶パネル本体
302,303…ガラス基板
302a…共通電極
303a…画素電極
304…液晶層
304s…シール部材
310,310B,D,E…液晶パネル
311,312…カバー基板
311a,311b…単結晶サファイア基板
312a,312b…単結晶サファイア基板
314a,314b…単結晶サファイア基板
320,320A,D…第1の偏光装置
330,330A,D…第2の偏光装置
321,331…偏光板
323,333…ベース基板
323a,323b…単結晶サファイア基板
333a,333b…単結晶サファイア基板
341a,341b…単結晶サファイア基板
342a,342b…単結晶サファイア基板
360…クロスダイクロイックプリズム
380…投写光学系
710…坩堝
720…加熱コイル
730…型
740…単結晶サファイア板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector that projects and displays an image.
[0002]
[Prior art]
In the projector, image display is realized by modulating light emitted from the illumination optical system according to image information (image signal) using a liquid crystal light valve and projecting the modulated light on a screen.
[0003]
The liquid crystal light valve usually includes a liquid crystal panel and a polarizing plate provided on the light incident surface side or the light emission surface side thereof. The polarizing plate transmits only the light component in the polarization axis direction and blocks other light components. For this reason, linearly polarized light whose electric vector vibrates in the direction of the polarization axis is emitted from the polarizing plate.
[0004]
The polarizing plate usually generates heat when blocking light components other than the direction of the polarization axis. When the temperature of the polarizing plate rises due to this heat generation, the polarizing plate itself is distorted and deteriorated. Conventionally, in order to reduce this temperature rise, the polarizing plate has been attached on one single crystal sapphire substrate having a relatively high thermal conductivity.
[0005]
By the way, the single crystal sapphire substrate is a uniaxial crystal having one optical axis (referred to as c-axis). For this reason, when the single crystal sapphire substrate includes the c-axis substantially parallel to the surface, the polarization direction of the incident linearly polarized light (vibration direction of the electric vector) and the c-axis of the single crystal sapphire are parallel or perpendicular. It was necessary to set it correctly.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is difficult to attach the polarizing plate to the single crystal sapphire substrate so that the polarization direction of the linearly polarized light (that is, the polarization axis of the polarizing plate) and the c axis of the single crystal sapphire are parallel or perpendicular to each other. It was. Therefore, in practice, the polarization state of the light incident on the single crystal sapphire substrate changes due to birefringence in the single crystal sapphire substrate. At this time, the liquid crystal light valve transmits light that should not be transmitted or blocks light that should not be blocked, and as a result, the contrast of the projected and displayed image decreases.
[0007]
This problem is not limited to the case where the polarizing plate is attached to the single crystal sapphire substrate, but is common to the case where a translucent substrate composed of uniaxial crystals is used.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and mitigates changes in the polarization state of light in a translucent substrate made of uniaxial crystals. As a result, it is projected and displayed by a projector. An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing a decrease in contrast of an image.
[0009]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to solve at least a part of the problems described above, the first device of the present invention is a projector,
Illumination optics,
An electro-optical device that modulates light from the illumination optical system according to image information;
A projection optical system that projects the modulated light obtained by the electro-optical device;
With
A pair of translucent substrates is provided in the optical path from the illumination optical system to the projection optical system,
Each of the pair of translucent substrates is composed of a uniaxial crystal including an optical axis substantially parallel to the surface thereof,
The optical axes of the pair of translucent substrates are substantially orthogonal to each other,
When the thickness of the pair of translucent substrates is assumed that light perpendicular to the pair of translucent substrates is incident on the pair of translucent substrates in a state where the pair of translucent substrates are in close contact with each other In addition, the polarization state of light incident on the pair of translucent substrates and the polarization state of light emitted from the pair of translucent substrates are set to be the same. To do.
[0010]
In this projector, since the pair of light-transmitting substrates are provided in the above relationship, the change in the polarization state of light on each light-transmitting substrate can be mitigated. As a result, an image projected and displayed by the projector It is possible to suppress a decrease in contrast.
[0011]
In the above apparatus,
The pair of translucent substrates may be included in the electro-optical device.
[0012]
In particular,
The electro-optical device has at least one of a light incident surface side and a light exit surface side,
A polarizing plate;
A base substrate provided with the polarizing plate;
With
The base substrate preferably includes the pair of translucent substrates provided in close contact with each other.
[0013]
Thus, if the translucent substrate is in contact with the polarizing plate, the temperature rise of the polarizing plate can be reduced.
[0014]
The electro-optical device includes:
LCD panel,
A polarizing plate provided on at least one of the light incident surface side and the light exit surface side of the liquid crystal panel;
With
One of the pair of translucent substrates forms a surface of the two surfaces of the liquid crystal panel facing the polarizing plate, and the other forms the surface of the two surfaces of the polarizing plate. It may be provided on the surface facing the liquid crystal panel.
[0015]
Here, the pair of translucent substrates may be provided in close contact with each other or may be provided in a separated state.
[0016]
If it does in this way, a pair of translucent board | substrate can reduce the temperature rise of both a liquid crystal panel and a polarizing plate.
[0017]
The electro-optical device includes a liquid crystal panel,
One of the pair of translucent substrates may form a light incident surface of the liquid crystal panel, and the other may form a light emission surface of the liquid crystal panel.
[0018]
Thus, if a pair of translucent board | substrates form the light-incidence surface and light-projection surface of a liquid crystal panel, the temperature rise of a liquid crystal panel can be reduced efficiently.
[0019]
In the above apparatus,
The pair of translucent substrates are preferably made of the same material.
[0020]
For example, the pair of translucent substrates may be made of single crystal sapphire or may be made of quartz.
[0021]
In this way, the projector can be manufactured relatively easily.
[0022]
Note that the pair of translucent substrates may be made of different materials.
[0023]
In the above apparatus, when the pair of translucent substrates are made of the same material, the pair of translucent substrates preferably have substantially the same thickness.
[0024]
In this way, the projector can be manufactured relatively easily.
[0025]
Note that the pair of translucent substrates may have different thicknesses.
[0026]
A second device of the present invention is a polarizing device,
A polarizing plate;
A base substrate provided with the polarizing plate;
With
The base substrate includes a pair of translucent substrates provided in close contact with each other,
Each of the pair of translucent substrates is composed of a uniaxial crystal including an optical axis substantially parallel to the surface thereof,
The optical axes of the pair of translucent substrates are substantially orthogonal to each other,
The thickness of the pair of translucent substrates is the light incident on the pair of translucent substrates, assuming that light perpendicular to the pair of translucent substrates is incident on the pair of translucent substrates. The polarization state is set so that the polarization state of the light emitted from the pair of light-transmitting substrates is the same.
[0027]
In this polarizing device, since the pair of translucent substrates are provided in the above relationship, the change in the polarization state of light in each translucent substrate can be reduced. Therefore, when this polarizing device is applied to a projector, it is possible to suppress a decrease in contrast of an image projected and displayed by the projector.
[0028]
A third device of the present invention is a liquid crystal panel,
A liquid crystal layer;
A pair of translucent substrates provided on both sides of the liquid crystal layer and forming a light incident surface and a light exit surface of the liquid crystal panel;
With
Each of the pair of translucent substrates is composed of a uniaxial crystal including an optical axis substantially parallel to the surface thereof,
The optical axes of the pair of translucent substrates are substantially orthogonal to each other,
When the thickness of the pair of translucent substrates is assumed that light perpendicular to the pair of translucent substrates is incident on the pair of translucent substrates in a state where the pair of translucent substrates are in close contact with each other In addition, the polarization state of light incident on the pair of translucent substrates and the polarization state of light emitted from the pair of translucent substrates are set to be the same. To do.
[0029]
In this liquid crystal panel, since the pair of translucent substrates are provided in the above relationship, the change in the polarization state of light in each translucent substrate can be reduced. Therefore, when this liquid crystal panel is applied to a projector, it is possible to suppress a decrease in contrast of an image projected and displayed by the projector.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A. First embodiment:
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a projector. The
[0031]
The illumination
[0032]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the first liquid crystal
[0033]
The liquid crystal
[0034]
The first
[0035]
Similarly, the second
[0036]
The color light R incident on the liquid crystal
[0037]
As described above, in the past, the polarizing plate was attached on one single crystal sapphire substrate having a relatively high thermal conductivity. However, in this embodiment, the
[0038]
That is, single crystal sapphire is a uniaxial crystal having one optical axis called the c axis. For this reason, single crystal sapphire has different refractive indexes in the c-axis direction and the direction orthogonal to the c-axis, and induces birefringence. Specifically, when light is incident on the uniaxial crystal, the polarization state of the light usually changes. For example, when the single crystal sapphire substrate includes a c-axis substantially parallel to the surface, the linearly polarized light is elliptically polarized according to the angle between the polarization direction of the linearly polarized light and the c-axis of the single crystal sapphire. It changes to light. This is because the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light are different, and a phase difference occurs between ordinary light and extraordinary light. If the polarization direction of the linearly polarized light and the c-axis of the single crystal sapphire are accurately set to be parallel or perpendicular, the linearly polarized light incident on the single crystal sapphire substrate remains as it is in the single crystal sapphire. Injected from the substrate.
[0039]
However, it is difficult to attach the polarizing plate to the single crystal sapphire substrate so that the polarization direction of the linearly polarized light (that is, the polarization axis of the polarizing plate) and the c axis of the single crystal sapphire are parallel or perpendicular. Therefore, in this embodiment, each base substrate is composed of a pair of single crystal sapphire substrates.
[0040]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a pair of single
[0041]
As shown in the drawing, the pair of single
[0042]
As described above, when the c axes of the pair of single crystal sapphire substrates are substantially orthogonal and the thicknesses of the pair of single crystal sapphire substrates are substantially equal, the first single
[0043]
By the way, the single crystal sapphire substrate can be manufactured using, for example, a well-known EFG method (Edge-defined Film-fed Growth Method). FIG. 4 is an explanatory view showing a crystal growth apparatus using the EFG method. This apparatus includes a
[0044]
The
[0045]
When this crystal growth apparatus is used, it is possible to produce a single crystal sapphire plate in which the surface of the plate and the c-axis are substantially parallel by adjusting the positional relationship between the seed crystal and the
[0046]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a procedure for manufacturing the
[0047]
When the
[0048]
In addition, when the
[0049]
In this embodiment, the pair of single crystal sapphire substrates have a substantially square outer shape, but have other outer shapes such as a substantially rectangular shape as long as the optical axes are substantially orthogonal to each other. May be.
[0050]
As described above, in this embodiment, the polarizing device includes the polarizing plate and the base substrate provided with the polarizing plate. The base substrate includes a pair of single crystal sapphire substrates provided in close contact with each other. Each of the pair of single crystal sapphire substrates includes a c-axis substantially parallel to the surface thereof. The c axes of the pair of single crystal sapphire substrates are substantially orthogonal to each other, and the thicknesses of the pair of single crystal sapphire substrates are set to be approximately equal.
[0051]
Thus, if the single crystal sapphire substrate is in contact with the polarizing plate, the temperature rise of the polarizing plate can be reduced. In addition, since the base substrate includes a pair of single crystal sapphire substrates in close contact with each other, the polarization state of light incident on the base substrate and the polarization state of light emitted from the base substrate are substantially the same. be able to. That is, by using two single crystal sapphire substrates in combination, the change in the polarization state of light due to birefringence in each single crystal sapphire substrate can be reduced, and as a result, an image projected and displayed by the projector It is possible to suppress a decrease in contrast.
[0052]
In the present embodiment, the pair of single crystal sapphire substrates are attached to each other with an optical adhesive, but instead, they may be held in a state of being in direct contact with each other by a holder (not shown). Thus, the pair of single crystal sapphire substrates are preferably provided in close contact with each other. By doing so, there is an advantage that the reflection of light on the surface of each single crystal sapphire substrate can be reduced.
[0053]
In the present embodiment, the liquid crystal
[0054]
Further, in this embodiment, the liquid crystal
[0055]
In general, a liquid crystal light valve includes a polarizing plate and a base substrate provided with a polarizing plate on at least one of a light incident surface side and a light emission surface side, and the base substrates are in close contact with each other. It is only necessary to include a pair of single crystal sapphire substrates provided in (1).
[0056]
A-1. Modification of the first embodiment:
FIG. 6 is an explanatory view showing a first liquid crystal light valve 300RA as a modification of the first embodiment. The liquid crystal light valve 300RA is substantially the same as the liquid crystal
[0057]
Specifically, in FIG. 2, the first
[0058]
When the configuration of FIG. 6 is adopted, the change in the polarization state of the light in each single crystal sapphire substrate can be reduced as in the case of adopting the configuration of FIG. It is possible to suppress a decrease in contrast of an image. However, when the configuration of FIG. 2 is adopted, there is an advantage that a reduction in contrast of the image can be further suppressed. This is because the c-axis of the pair of single crystal sapphire substrates is actually slightly deviated from the state orthogonal to each other.
[0059]
That is, in FIG. 6, light passes through the first
[0060]
Conversely, in FIG. 2, light passes through the
[0061]
B. Second embodiment:
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the first liquid crystal light valve 300RB in the second embodiment. FIG. 7 is substantially the same as FIG. 2, but the
[0062]
Specifically, the
[0063]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the
[0064]
The
[0065]
Thus, if the single crystal sapphire substrate is in contact with the liquid crystal panel, the temperature rise of the liquid crystal panel can be efficiently reduced. In addition, since the cover substrate includes a pair of single crystal sapphire substrates in close contact with each other, the polarization state of light incident on the cover substrate is substantially the same as the polarization state of light emitted from the cover substrate. be able to. That is, the change in the polarization state of light in each single crystal sapphire substrate can be mitigated, and as a result, it is possible to suppress a decrease in contrast of an image projected and displayed by the projector.
[0066]
In the present embodiment, the
[0067]
In the present embodiment, the liquid crystal light valve 300RB includes two
[0068]
C. Third embodiment:
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the first liquid crystal light valve 300RC in the third embodiment. 9 is substantially the same as FIG. 7, but the arrangement of the two
[0069]
Specifically, the first
[0070]
When the configuration of this embodiment is adopted, the two
[0071]
D. Fourth embodiment:
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the first liquid crystal light valve 300RD in the fourth embodiment. FIG. 10 is substantially the same as FIG. 6, but the arrangement of the pair of single crystal sapphire substrates on the light incident surface side of the liquid crystal light valve 300RD and the arrangement of the pair of single crystal sapphire substrates on the light emission surface side are changed. Has been.
[0072]
Specifically, in FIG. 6, the first
[0073]
Note that the pair of single
[0074]
Similarly, in FIG. 10, the second
[0075]
As can be seen from the above description, the configuration of the present embodiment corresponds to a configuration in which a pair of single crystal sapphire substrates in close contact with each other included in each of the
[0076]
When the configuration of the present embodiment is adopted, the number of single crystal sapphire substrates is not increased as compared with the case where the configuration of FIG. 6 is adopted, and the
[0077]
In this embodiment, the liquid crystal light valve 300RD includes a pair of single crystal sapphire substrates on each of the light incident surface side and the light emission surface side, but the pair of single crystal sapphire substrates is provided only on one of them. You may make it provide.
[0078]
In general, the liquid crystal light valve may include a liquid crystal panel and a polarizing plate provided on at least one of the light incident surface side and the light emission surface side of the liquid crystal panel so as to face the liquid crystal panel. . One of the pair of single crystal sapphire substrates forms a surface facing the polarizing plate of the two surfaces of the liquid crystal panel, and the other is formed on the liquid crystal panel of the two surfaces of the polarizing plate. What is necessary is just to be provided in the surface which opposes.
[0079]
E. Example 5:
FIG. 11 is an explanatory view showing a first liquid crystal light valve 300RE in the fifth embodiment. FIG. 11 is substantially the same as FIG. 7, but the
[0080]
Specifically, in FIG. 7, the
[0081]
Note that the pair of single
[0082]
By the way, in this embodiment, a liquid crystal panel
[0083]
Note that when the liquid
[0084]
When the configuration of this embodiment is employed, the temperature rise of the liquid crystal panel can be efficiently reduced as in the case of employing the configuration of FIG. Further, when the configuration of this embodiment is adopted, there is an advantage that the number of single crystal sapphire substrates can be reduced as compared with the case where the configuration of FIG. 7 is adopted.
[0085]
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the
[0086]
In general, a liquid crystal panel may include a liquid crystal layer and a pair of single crystal sapphire substrates that are provided on both sides of the liquid crystal layer and form a light incident surface and a light emission surface of the liquid crystal panel. Also in this case, when it is assumed that light perpendicular to the pair of substrates is incident on the pair of substrates while the pair of single crystal sapphire substrates is in close contact, the polarization state of the light incident on the pair of substrates And the polarization state of the light emitted from the pair of substrates can be made substantially the same.
[0087]
F. Example 6:
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the first liquid crystal light valve 300RF in the sixth embodiment. FIG. 12 is substantially the same as FIG. 11, but the arrangement of the two
[0088]
Specifically, the first
[0089]
When the configuration of this embodiment is adopted, the two
[0090]
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
[0091]
(1) In the above embodiment, the pair of single crystal sapphire substrates is included in the liquid crystal light valve, but instead, it may be provided in another part. For example, a λ / 2 retardation plate included in the
[0092]
In the above embodiment, a pair of single crystal sapphire substrates are used, but a pair of quartz substrates may be used instead. Here, quartz is SiO 2 Means a single crystal. In this case, the quartz substrate only needs to include one optical axis called the Z axis substantially parallel to the surface thereof. Further, instead of a pair of single crystal sapphire substrates, a single crystal sapphire substrate and a quartz substrate may be used in combination.
[0093]
Furthermore, in the said Example, although the thickness of a pair of single crystal sapphire board | substrate is set substantially equal, it may replace with this and may be set to mutually different thickness. That is, the thickness of the pair of single crystal sapphire substrates is determined by canceling the first phase difference due to the birefringence of the first single crystal sapphire substrate and the second phase difference due to the birefringence of the second single crystal sapphire substrate. As long as it is set. Specifically, the sum of the two phase differences may be set to be approximately equal to 2πn (n is an integer (..., -2, -1, 0, 1, 2,...)). However, as in the above embodiment, the sum of the two phase differences is preferably set to approximately 0 (that is, n = 0). In this case, the wavelength dependence of the light of single crystal sapphire can be canceled. Specifically, the difference in refractive index between the c-axis direction of each single crystal sapphire and the direction orthogonal to the c-axis varies depending on the wavelength of light, but the sum of the phase differences of a pair of single crystal sapphire is almost 0 ( That is, by setting n = 0), the wavelength dependence of the refractive index can be canceled. When a combination of a single crystal sapphire substrate and a quartz substrate is used, the thickness of the pair of substrates is usually set to a different thickness.
[0094]
In general, a pair of translucent substrates may be provided in the optical path from the illumination optical system to the projection optical system. Each of the pair of translucent substrates is composed of a uniaxial crystal including an optical axis substantially parallel to the surface thereof, and the optical axes of the pair of translucent substrates are substantially orthogonal to each other, The thickness of the light-transmitting substrate is determined based on the assumption that light perpendicular to the pair of light-transmitting substrates is incident on the pair of light-transmitting substrates with the pair of light-transmitting substrates in close contact with each other. The polarization state of the light incident on the transparent substrate and the polarization state of the light emitted from the pair of translucent substrates may be set to be the same.
[0095]
When the pair of translucent substrates are made of the same material, the liquid crystal light valve can be manufactured relatively easily as compared with the case of being made of a different material. As a result, the projector There is an advantage that can be manufactured relatively easily.
[0096]
In addition, when the pair of translucent substrates have substantially the same thickness, the liquid crystal light valve can be manufactured relatively easily as compared with the case of having different thicknesses. There is an advantage that it can be easily manufactured.
[0097]
(2) In the above embodiments, the case where the present invention is applied to a transmissive liquid crystal panel has been described. However, the present invention is also applicable to a reflective liquid crystal panel. When the present invention is applied to a reflective liquid crystal panel, the pair of translucent substrates are provided on the light incident surface side and the light emission surface side of the beam splitter provided on one surface side of the liquid crystal panel. What is necessary is just to arrange each.
[0098]
The liquid crystal light valve of the above embodiment corresponds to the electro-optical device in the present invention. The electro-optical device may include only the liquid crystal panel, and may further include a polarizing plate provided on at least one of the light incident surface side and the light emission surface side of the liquid crystal panel.
[0099]
(3) In the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to the
[0100]
Generally, a projector includes an illumination optical system, an electro-optical device that modulates light from the illumination optical system according to image information, and a projection optical system that projects modulated light obtained by the electro-optical device. That's fine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a projector.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of a first liquid crystal
3 is an explanatory diagram showing a relationship between a pair of single
FIG. 4 is an explanatory view showing a crystal growth apparatus using an EFG method.
5 is an explanatory diagram showing a procedure for manufacturing a
FIG. 6 is an explanatory view showing a first liquid crystal light valve 300RA as a modification of the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a first liquid crystal light valve 300RB in the second embodiment.
8 is a schematic cross-sectional view of the
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a first liquid crystal light valve 300RC in a third embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a first liquid crystal light valve 300RD in a fourth embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a first liquid crystal light valve 300RE in a fifth embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a first liquid crystal light valve 300RF in a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
1000 ... Projector
100: Illumination optical system
120: Light source device
160: Polarization conversion element
200: Color light separation optical system
220: Relay optical system
300R, 300RA to RF, 300G, 300B ... Liquid crystal light valve
301 ... LCD panel body
302, 303 ... Glass substrate
302a ... Common electrode
303a ... Pixel electrode
304 ... Liquid crystal layer
304s ... Sealing member
310, 310B, D, E ... Liquid crystal panel
311, 312 ... Cover substrate
311a, 311b ... single crystal sapphire substrate
312a, 312b ... single crystal sapphire substrate
314a, 314b ... single crystal sapphire substrate
320, 320A, D ... first polarizing device
330, 330A, D ... second polarizing device
321,331 ... Polarizing plate
323, 333 ... Base substrate
323a, 323b ... single crystal sapphire substrate
333a, 333b ... single crystal sapphire substrate
341a, 341b ... single crystal sapphire substrate
342a, 342b ... single crystal sapphire substrate
360 ... Cross dichroic prism
380 ... Projection optical system
710 ... Crucible
720 ... Heating coil
730 ... Mold
740 ... single crystal sapphire plate
Claims (10)
照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光を投写する投写光学系と、
を備え、
前記照明光学系から前記投写光学系までの光路には、一対の透光性基板が設けられており、
前記一対の透光性基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行に光学軸を含む一軸結晶で構成されており、
前記一対の透光性基板の光学軸は、互いにほぼ直交しており、
前記一対の透光性基板の厚みは、前記一対の透光性基板が密接した状態で設けられているか離れた状態で設けられているかに関わらず、前記一対の透光性基板を密接させた状態で前記一対の透光性基板に垂直な光を前記一対の透光性基板に入射させると仮定した場合に、前記一対の透光性基板に入射する光の偏光状態と、前記一対の透光性基板から射出される光の偏光状態と、が同じになるように、ほぼ等しく設定されていることを特徴とするプロジェクタ。A projector,
Illumination optics,
An electro-optical device that modulates light from the illumination optical system according to image information;
A projection optical system that projects the modulated light obtained by the electro-optical device;
With
A pair of translucent substrates is provided in the optical path from the illumination optical system to the projection optical system,
Each of the pair of translucent substrates is composed of a uniaxial crystal including an optical axis substantially parallel to the surface thereof,
The optical axes of the pair of translucent substrates are substantially orthogonal to each other,
The thickness of the pair of translucent substrates is such that the pair of translucent substrates are brought into close contact regardless of whether the pair of translucent substrates are provided in close contact with each other or apart from each other. When it is assumed that light perpendicular to the pair of translucent substrates is incident on the pair of translucent substrates, the polarization state of the light incident on the pair of translucent substrates and the pair of translucent substrates A projector characterized in that it is set to be approximately equal so that the polarization state of light emitted from a light substrate is the same.
前記一対の透光性基板は、前記電気光学装置に含まれている、プロジェクタ。The projector according to claim 1, wherein
The pair of translucent substrates is a projector included in the electro-optical device.
前記電気光学装置は、光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に、
偏光板と、
前記偏光板が設けられたベース基板と、
を備え、
前記ベース基板は、互いに密接した状態で設けられた前記一対の透光性基板を含む、プロジェクタ。The projector according to claim 2, wherein
The electro-optical device has at least one of a light incident surface side and a light exit surface side,
A polarizing plate;
A base substrate provided with the polarizing plate;
With
The base substrate includes the pair of translucent substrates provided in close contact with each other.
前記電気光学装置は、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に設けられた偏光板と、
を備え、
前記一対の透光性基板のうちの一方は、前記液晶パネルの2つの面のうちの前記偏光板に対向する面を形成しており、他方は、前記偏光板の2つの面のうちの前記液晶パネルに対向する面に設けられている、プロジェクタ。The projector according to claim 2, wherein
The electro-optical device includes:
LCD panel,
A polarizing plate provided on at least one of the light incident surface side and the light exit surface side of the liquid crystal panel;
With
One of the pair of translucent substrates forms a surface of the two surfaces of the liquid crystal panel facing the polarizing plate, and the other forms the surface of the two surfaces of the polarizing plate. A projector provided on a surface facing a liquid crystal panel.
前記電気光学装置は、液晶パネルを備え、
前記一対の透光性基板のうちの一方は、前記液晶パネルの光入射面を形成しており、他方は、前記液晶パネルの光射出面を形成している、プロジェクタ。The projector according to claim 2, wherein
The electro-optical device includes a liquid crystal panel,
One of the pair of translucent substrates is a projector that forms a light incident surface of the liquid crystal panel, and the other is a light emitting surface of the liquid crystal panel.
前記一対の透光性基板は、同じ材料で構成されている、プロジェクタ。The projector according to claim 1, wherein
The pair of translucent substrates is a projector made of the same material.
前記一対の透光性基板は、単結晶サファイアで構成されている、プロジェクタ。The projector according to claim 6, wherein
The pair of translucent substrates is a projector made of single crystal sapphire.
前記一対の透光性基板は、水晶で構成されている、プロジェクタ。The projector according to claim 6, wherein
The pair of translucent substrates is a projector made of quartz.
偏光板と、
前記偏光板が設けられたベース基板と、
を備え、
前記ベース基板は、互いに密接した状態で設けられた一対の透光性基板を含んでおり、
前記一対の透光性基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行に光学軸を含む一軸結晶で構成されており、
前記一対の透光性基板の光学軸は、互いにほぼ直交しており、
前記一対の透光性基板の厚みは、前記一対の透光性基板に垂直な光を前記一対の透光性基板に入射させると仮定した場合に、前記一対の透光性基板に入射する光の偏光状態と、前記一対の透光性基板から射出される光の偏光状態と、が同じになるように、ほぼ等しく設定されていることを特徴とする偏光装置。A polarizing device,
A polarizing plate;
A base substrate provided with the polarizing plate;
With
The base substrate includes a pair of translucent substrates provided in close contact with each other,
Each of the pair of translucent substrates is composed of a uniaxial crystal including an optical axis substantially parallel to the surface thereof,
The optical axes of the pair of translucent substrates are substantially orthogonal to each other,
The thickness of the pair of translucent substrates is the light incident on the pair of translucent substrates, assuming that light perpendicular to the pair of translucent substrates is incident on the pair of translucent substrates. And a polarization state of light emitted from the pair of translucent substrates is set to be approximately equal to each other.
液晶層と、
前記液晶層の両側にそれぞれ設けられ、前記液晶パネルの光入射面と光射出面とを形成する一対の透光性基板と、
を備え、
前記一対の透光性基板のそれぞれは、その表面とほぼ平行に光学軸を含む一軸結晶で構成されており、
前記一対の透光性基板の光学軸は、互いにほぼ直交しており、
前記一対の透光性基板の厚みは、前記一対の透光性基板が密接した状態で設けられているか離れた状態で設けられているかに関わらず、前記一対の透光性基板を密接させた状態で前記一対の透光性基板に垂直な光を前記一対の透光性基板に入射させると仮定した場合に、前記一対の透光性基板に入射する光の偏光状態と、前記一対の透光性基板から射出される光の偏光状態と、が同じになるように、ほぼ等しく設定されていることを特徴とする液晶パネル。A liquid crystal panel,
A liquid crystal layer;
A pair of translucent substrates provided on both sides of the liquid crystal layer and forming a light incident surface and a light exit surface of the liquid crystal panel;
With
Each of the pair of translucent substrates is composed of a uniaxial crystal including an optical axis substantially parallel to the surface thereof,
The optical axes of the pair of translucent substrates are substantially orthogonal to each other,
The thickness of the pair of translucent substrates is such that the pair of translucent substrates are brought into close contact regardless of whether the pair of translucent substrates are provided in close contact with each other or apart from each other. When it is assumed that light perpendicular to the pair of translucent substrates is incident on the pair of translucent substrates, the polarization state of the light incident on the pair of translucent substrates and the pair of translucent substrates A liquid crystal panel, characterized in that the liquid crystal panel is set to be substantially equal so that the polarization state of light emitted from the optical substrate is the same.
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