JP4199452B2 - 液晶プロジェクタの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルに光源光を通過させることで液晶表示パネルの像を投影する液晶プロジェクタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶投影型の液晶プロジェクタでは、液晶表示パネルの画像をスクリーンに投影して表示を行っている。図７は、従来よりある液晶プロジェクタの概略的な構成を示す構成図である。この種の液晶プロジェクタでは、赤緑青（ＲＧＢ）の３つの液晶表示ユニット７０１，７１１，７２１を備え、光源からの光をダイクロイックミラー７０２で色分解し、ＲＧＢ各々の光を液晶表示ユニット７０１，７１１，７２１各々に導くようにしている。各液晶表示ユニット７０１，７１１，７２１を通過した光は、Ｘプリズム７０３を通過して合成され投影される。
【０００３】
液晶表示ユニットは、図８に示すように、液晶表示パネル８０１が２枚の偏光板８０２に挾まれて構成されている。一方の偏光板８０２は、入射光のうち一定の方向の偏光光だけを透過させて直線偏光の光に変える。この光が液晶表示パネル８０１に入射し、画像に応じて部分的に偏光方向が回転され、液晶表示パネル８０１から出力し、今度は、他方の偏光板８０２により、一定方向の偏光光だけが透過され、濃淡画像が出力される。
【０００４】
このように用いられる液晶プロジェクタの偏光板８０２は、入射光から偏光を取り出す段階で、半分程度の光を吸収し、吸収された光は熱に変換され、偏光板の温度を上昇させる。ところが、偏光板８０２は、耐熱性があまり高くなく、７０℃以上の高温になると、初期の特性を実現することができない。このため、一般には、サファイア基板など、熱伝導性の高い透明な結晶板を偏光板の支持板（放熱板）８０３として用い、偏光板８０２に発生する熱を放熱させて偏光板８０２の特性を維持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サファイア基板などの結晶基板を放熱板とした場合、偏光板の透過軸と放熱板の光学軸または光学軸の投影線とのなす角度αを、０°または９０°となるように貼り合わせる必要がある。これは、これらの貼り合わせ角度がずれると、ＲＧＢ各々の液晶表示パネルからの投影像を合成するＸプリズムにおける透過率が低下するからである。
したがって、従来では、偏光板と放熱板とを高い位置精度で貼り合わせる必要があり、製造しにくく、製造コストの上昇を招くという問題があった。
【０００６】
また、偏光板に加え、偏光板と放熱板との間に波長フィルムを配置して用いる場合もあるが、この場合、偏光板の透過軸と放熱板に使用する結晶の光学軸とを合わせるとともに、波長フィルムの光学軸を、偏光板の透過軸あるいは放熱板の光学軸または光学軸の投影線と、ほぼ４５°の角度になるように貼り合わせる必要があり、やはり製造しにくいという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、液晶プロジェクタを構成している偏光板とこれを支持する放熱板とからなる部分を、従来より容易に製造できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶プロジェクタの製造方法は、液晶表示パネル、およびこの液晶表示パネルに複屈折を有する結晶からなる放熱板を介して配置された偏光板、ならびに液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと偏光板の透過軸との角度αおよび放熱板の位相差Γを設定するようにしたものである。
この製造方法によれば、偏光板を通過した光が、放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【０００９】
本発明の他の形態に係る液晶プロジェクタの製造方法は、第１および第２の液晶表示パネルと、この第１および第２の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１および第２の放熱板を介して配置された第１および第２の偏光板と、第１および第２の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタとを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第１の偏光板の透過軸との角度αおよび第１の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第２の偏光板の透過軸との角度αおよび第２の放熱板の位相差Γを設定するようにしたものである。
この製造方法では、各偏光板を通過した光が、対応する放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【００１０】
本発明の他の形態に係る液晶プロジェクタの製造方法は、第１，第２，第３の液晶表示パネルと、この第１，第２，第３の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１，第２，第３の放熱板を介して配置された第１，第２，第３の偏光板と、第１，第２，第３の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタとを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第１の偏光板の透過軸との角度αおよび第１の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第２の偏光板の透過軸との角度αおよび第２の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第３の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第３の偏光板の透過軸との角度αおよび第３の放熱板の位相差Γを設定したものである。
この製造方法では、各偏光板を通過した光が、対応する放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【００１１】
本発明の他の形態に係る液晶プロジェクタの製造方法は、第１，第２，第３の液晶表示パネルと、この第１，第２，第３の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１，第２，第３の放熱板を介して配置された第１，第２，第３の偏光板と、第１，第２，第３の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタとを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第１の偏光板の透過軸との角度αおよび第１の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率が最大となるように、第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第２の偏光板の透過軸との角度αおよび第２の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第３の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第３の偏光板の透過軸との角度αおよび第３の放熱板の位相差Γを設定するようにしたものである。
この製造方法では、各偏光板を通過した光が、対応する放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【００１２】
上記液晶プロジェクタの製造方法において、透過率が最大となるように設定された位相差Γは、実質的に３６０°×ｎ（ｎは整数）とすればよい。
また、上記液晶プロジェクタの製造方法において、第１，第２，第３の放熱板は、各々位相差中心波長が異なり、例えば、各々緑・赤・青に対応して中心波長が設定されているようにすればよい。
【００１３】
【数２】
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における液晶プロジェクタの製造方法により製造される液晶プロジェクタの概略的な構成例を示す構成図である。まず、図１（ａ）について説明すると、この液晶プロジェクタは、光源からの光を色分解するダイクロイックミラー１０２，１１２，１２２と、Ｒ液晶表示パネル（第２の液晶表示パネル）１０１，Ｇ液晶表示パネル１１１（第１の液晶表示パネル），Ｂ液晶表示パネル（第３の液晶表示パネル）１２１と、Ｘプリズム１０３と、偏光板１０４，１１４，１２４と、例えば水晶などの複屈折を有する結晶からなる放熱板１０５，１１５，１２５と、波長フィルム１０６，１２６と、全反射ミラー１０７，１１７とを備えている。
【００１５】
例えば、ダイクロイックミラー１０２は、光源からの光のうち、赤（Ｒ）成分の光を反射し、これを全反射ミラー１０７を介してＲ液晶表示パネル１０１に入射させる。Ｒ液晶表示パネル１０１に入射してくる光は、まず、一方の偏光板１０４を通り、また、波長フィルム１０６を通り、一方の放熱板１０５を通過してくる。このようにしてＲ液晶表示パネル１０１に入射した光は、Ｒ液晶表示パネル１０１に表示される画像に応じて部分的に偏光方向が回転されてＲ液晶表示パネル１０１から出射し、他方の放熱板１０５を介して他方の偏光板１０４を通過していく。
【００１６】
また、ダイクロイックミラー１１２では、緑（Ｇ）成分の光を反射し、これをＧ液晶表示パネル１１１に入射させ、ダイクロイックミラー１２２は、青（Ｂ）成分の光を反射し、これを全反射ミラー１１７を介してＢ液晶表示パネル１２１に入射させる。また、上述と同様に、各光は、偏光板１１４，１２４および放熱板１１５，１２５を通過し、Ｇ液晶表示パネル１１１，Ｂ液晶表示パネル１２１を通過し、Ｒ液晶表示パネル１０１を通過した光とともに、Ｘプリズム１０３で合成される。なお、Ｇ液晶表示パネル１１１においては、波長板は用いない。なお、全ての液晶表示パネルに波長板を用いるようにする場合もあり、３つの内１つにだけに波長板を用いるようにする場合もある。
【００１７】
以上のように構成された液晶プロジェクタにおいて、本実施の形態では、放熱板１０５，１１５，１２５を、水晶などの、複屈折を有して熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・ｋ）以上の結晶から構成し、かつ、以下に示す（１）式により得られる透過率Ｔが最大となるように、光学軸角度(光学軸投影線)αおよび結晶（放熱板）の位相差Γを設定し、偏光板１０４，１１４，１２４と貼り合わせるようにした。すなわち、（１）式で示される透過率Ｔが最大となるように、放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと偏光板の透過軸との角度αおよび放熱板の位相差Γが設定されているようにした。なお、以下の（１）式において、Ｔ：透過率、ｋ：固有偏光の楕円率である。
【００１８】
【数３】
【００１９】
図１（ｂ）は、偏光板１０４と放熱板１０５との貼り合わせ状態を概略的に示す斜視図である。ここで、放熱板１０５として設計波長６５０ｎｍ，厚さ１．０７８ｍｍ，位相差３６０°の水晶板を用い、放熱板１１５として設計波長５５０ｎｍ，厚さ０．９１３４ｍｍ，位相差３６０°の水晶板を用い、放熱板１２５として設計波長４５０ｎｍ，厚さ０．７１５４ｍｍ，位相差３６０°の水晶板を用いた場合の、相対透過率特性を図２に示す。
【００２０】
図２の特性は、放熱板の光学軸の投影線と偏光板の透過軸のなす角度α（図３）が１０°のときの結果である。図２に示すように、本実施の形態によれば、αが１０°と大きくても、充分な透過特性が得られていることが判る。
【００２１】
以下、上記（１）式について、より詳細に説明する。
水晶などの複屈折結晶の屈折率の小さい方を進相軸と呼んでｆで表し、屈折率の大きい方を遅相軸と呼んでｓで表すと、進相軸がｘ軸に対して反時計回り方向に角度αをなすとして、つぎに示す（２）式が得られる（図３）。なお、これは、結晶の光学特性を解析する手法として用いられる、ジョーンズ行列解析(文献：昭４８−９７３５応用光ＩＩ 著者:鶴田 匡夫 発行所:（株）培風館)によるものである。
【００２２】
【数４】
【００２３】
固有偏光は、複屈折結晶中を異なる速度で進行するから、入射光のｆ成分はｓ成分よりも位相が進むため位相板からの射出光は偏光状態が変わる。ｆ成分およびｓ成分をＥｆ’とＥｓ’で表すとつぎの（３）式が得られる。
【００２４】
【数５】
【００２５】
（３）式に示す行列式を、最初にとった(x,y)座標系に戻すと、以下に示す（４）式となる。
【００２６】
【数６】
【００２７】
ここで（３）式を実際に計算すると、以下に示すようになる。
まず、つぎに示す式を仮定する。
【００２８】
【数７】
【００２９】
すると、以下の（５），（５−１），（５−２），（５−３），（５−４）となる。
【００３０】
【数８】
【００３１】
【数９】
【００３２】
【数１０】
【００３３】
【数１１】
【００３４】
【数１２】
【００３５】
ここで、以下の（６）式により、偏光板と放熱板とを貼り合わせた構造体の光学特性を検討する。例えば、図４に示すように、偏光ビームスプリッタ１０３ａにおける、Ｓ偏光の偏光ビームスプリッタ１０３ａの偏光膜での反射率が最大、もしくはＰ偏光の透過率が最大となることが、複屈折結晶を放熱板として用いるにあたって必要な特性である。例えば、図４に示す光学系のジョーンズ行列が、以下の（６）式で表せる。なお、（６）式は、Ｓ偏光が入射してＳ偏光がどの程度の割合で出射するのかを計算するジョーンズ行列である。
【００３６】
【数１３】
【００３７】
上記（６）式により、透過率Ｔは、以下の（７）式で示されることが判る。
【００３８】
【数１４】
【００３９】
上記（７）式の「＊」は、共役複素数を示す。この（７）式に、前述した（５−４）式を代入すると、以下の（８）式となる。（８）式は、前述した（１）式と同じで再度記載したものであり、（８）式において、Ｔは、図４に示す偏光ビームスプリッタ１０３ａにおける光の透過率を示す。
【００４０】
【数１５】
【００４１】
この（８）式より、偏光板の透過軸と放熱板の結晶の光学軸または光学軸の投影線とのなす角度を９０°または０°に設定しただけでは、透過率の低下を抑制する性能が不充分であることが判る。
ここで、例えばα＝０°とすると、上記（８）式は、以下の（９）式で示されるようになる。
【００４２】
【数１６】
【００４３】
この（９）式を見て明らかなように、旋光性を有する複屈折結晶を放熱板に用いた場合、偏光板の透過軸と放熱板の結晶の光学軸または光学軸の投影線とのなす角度を９０°または０°に設定しただけでは、透過率が低くなることが判る。
また、上述した透過率が最大となる条件は、以下の（１０）式で示される。
【００４４】
【数１７】
【００４５】
なお、上述では、Ｓ偏光を基準とした計算で説明しているが、Ｐ偏光を入射しＰ偏光がどの程度の割合で出射するかを考慮して計算するようにしても同様である。このように、Ｐ偏光を考慮する場合でも、Ｐ偏光の透過率は、（９）式で表すことができる。
【００４６】
図６に示すように、結晶からなる放熱板の光学軸または光学軸投影線と偏光板の透過軸との角度ずれ（放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと偏光板の透過軸との角度α）の影響は、αが大きくなるほど顕著になる。図６では、水晶基板を放熱板として使用した場合のデータであり、この放熱板と偏光板との貼り合わせ角度ずれ（α）により、リップルが発生することが判る。
これに対し、本実施の形態によれば、図２にも示したように、角度を１０°ずらしても、充分な透過特性が得られる。
【００４７】
ところで、放熱板に、波長フィルムの機能を持たせるようにしてもよい。図１に示したように、Ｒ液晶表示パネル１０１とＢ液晶表示パネル１２１を透過した光は、Ｘプリズム１０３により進行方向を９０°変更する必要がある。このため、１／２波長板機能を有する波長フィルム１０６，１２６を用い、例えば、Ｐ偏光をＳ偏光に変換している。ここで、上記（８）式の値（透過率Ｔ：図４におけるＳ偏光の透過率）が、透過率Ｔの絶対値が最小となるように（理想的には０となるように）、例えば入射側の放熱板１０５，１２５の位相差Γ、光学軸角度(光学軸投影線)αおよび固有偏光の楕円率ｋを選べば良い（図５）。固有偏光の楕円率ｋは、旋光性を有する結晶のみ０＜ｋ2≦１の値をとる。言いかえると、旋光性を有しない結晶では、ｋ＝０である。
【００４８】
（８）式より、α＝４５°かつΓ＝１８０°が、Ｐ偏光をＳ偏光へ、またはＳ偏光をＰ偏光へ変換する理想的条件（透過率Ｔ、すなわち図４におけるＳ偏光の透過率が０となる条件）である。以上より、複屈折結晶からなる放熱板１０５，１２５に１／２波長板機能を持たせる場合、旋光性に起因する要素である固有偏光の楕円率ｋは、考慮に入れる必要がないことが判る。理想的には、（８）式において、α＝４５±２°かつΓ１８０±５°（設計波長において）として放熱板１０５，１２５を用いるようにすることが望ましい。
【００４９】
このように、放熱板１０５，１２５に、１／２波長板機能を持たせるようにすることで、波長フィルム１０６，１２６を用いずに、液晶プロジェクタ（図１）を構成することが可能となる。なお、前述したように、全ての放熱板に波長板機能を持たせるようにしてもよく、３組のうち１組にだけ波長板機能を持たせるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、放熱板を、特定の式で示される透過率Ｔが最大となるように偏光板との間の光学軸角度αおよび結晶の位相差Γを設定した。このことにより、例えば、放熱板の光学軸の投影線と偏光板の透過軸のなす角度αが１０°と大きい状態で貼り合わせても、透過率の低下が問題とならないなど、放熱板と偏光板の位置合わせに高い精度が必要なくなる。したがって、本発明によれば、偏光板とこれを支持する放熱板とからなる部分を、従来より容易に製造できるようになるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における液晶プロジェクタの製造方法により製造される液晶プロジェクタの構成例を示す構成図である。
【図２】 実施の形態における結晶からなる放熱板の光学軸または光学軸投影線と偏光板の透過軸との角度ずれ（光学軸角度α）の影響を示す特性図である。
【図３】 進相軸がｘ軸に対して反時計回り方向に角度αの状態を示す斜視図である。
【図４】 実施の形態による液晶プロジェクタの一部構成の等価的な状態を概略的に示す斜視図である。
【図５】 本発明の実施の形態による液晶プロジェクタの一部構成を示す斜視図である。
【図６】 結晶からなる放熱板の光学軸または光学軸投影線と偏光板の透過軸との角度ずれ（光学軸角度α）の影響を示す特性図である。
【図７】 従来よりある液晶プロジェクタの構成を示す構成図である。
【図８】 従来よりある液晶プロジェクタの液晶表示パネル部分を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１…Ｒ液晶表示パネル（第２の液晶表示パネル）、１０２，１１２，１２２…ダイクロイックミラー、１０３…Ｘプリズム、１０４，１１４，１２４…偏光板、１０５，１１５，１２５…放熱板、１０６，１１６…波長フィルム、１０７，１１７…全反射ミラー、１１１…Ｇ液晶表示パネル（第１の液晶表示パネル）、１２１…Ｒ液晶表示パネル（第３の液晶表示パネル）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルに光源光を通過させることで液晶表示パネルの像を投影する液晶プロジェクタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶投影型の液晶プロジェクタでは、液晶表示パネルの画像をスクリーンに投影して表示を行っている。図７は、従来よりある液晶プロジェクタの概略的な構成を示す構成図である。この種の液晶プロジェクタでは、赤緑青（ＲＧＢ）の３つの液晶表示ユニット７０１，７１１，７２１を備え、光源からの光をダイクロイックミラー７０２で色分解し、ＲＧＢ各々の光を液晶表示ユニット７０１，７１１，７２１各々に導くようにしている。各液晶表示ユニット７０１，７１１，７２１を通過した光は、Ｘプリズム７０３を通過して合成され投影される。
【０００３】
液晶表示ユニットは、図８に示すように、液晶表示パネル８０１が２枚の偏光板８０２に挾まれて構成されている。一方の偏光板８０２は、入射光のうち一定の方向の偏光光だけを透過させて直線偏光の光に変える。この光が液晶表示パネル８０１に入射し、画像に応じて部分的に偏光方向が回転され、液晶表示パネル８０１から出力し、今度は、他方の偏光板８０２により、一定方向の偏光光だけが透過され、濃淡画像が出力される。
【０００４】
このように用いられる液晶プロジェクタの偏光板８０２は、入射光から偏光を取り出す段階で、半分程度の光を吸収し、吸収された光は熱に変換され、偏光板の温度を上昇させる。ところが、偏光板８０２は、耐熱性があまり高くなく、７０℃以上の高温になると、初期の特性を実現することができない。このため、一般には、サファイア基板など、熱伝導性の高い透明な結晶板を偏光板の支持板（放熱板）８０３として用い、偏光板８０２に発生する熱を放熱させて偏光板８０２の特性を維持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サファイア基板などの結晶基板を放熱板とした場合、偏光板の透過軸と放熱板の光学軸または光学軸の投影線とのなす角度αを、０°または９０°となるように貼り合わせる必要がある。これは、これらの貼り合わせ角度がずれると、ＲＧＢ各々の液晶表示パネルからの投影像を合成するＸプリズムにおける透過率が低下するからである。
したがって、従来では、偏光板と放熱板とを高い位置精度で貼り合わせる必要があり、製造しにくく、製造コストの上昇を招くという問題があった。
【０００６】
また、偏光板に加え、偏光板と放熱板との間に波長フィルムを配置して用いる場合もあるが、この場合、偏光板の透過軸と放熱板に使用する結晶の光学軸とを合わせるとともに、波長フィルムの光学軸を、偏光板の透過軸あるいは放熱板の光学軸または光学軸の投影線と、ほぼ４５°の角度になるように貼り合わせる必要があり、やはり製造しにくいという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、液晶プロジェクタを構成している偏光板とこれを支持する放熱板とからなる部分を、従来より容易に製造できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶プロジェクタの製造方法は、液晶表示パネル、およびこの液晶表示パネルに複屈折を有する結晶からなる放熱板を介して配置された偏光板、ならびに液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと偏光板の透過軸との角度αおよび放熱板の位相差Γを設定するようにしたものである。
この製造方法によれば、偏光板を通過した光が、放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【０００９】
本発明の他の形態に係る液晶プロジェクタの製造方法は、第１および第２の液晶表示パネルと、この第１および第２の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１および第２の放熱板を介して配置された第１および第２の偏光板と、第１および第２の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタとを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第１の偏光板の透過軸との角度αおよび第１の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第２の偏光板の透過軸との角度αおよび第２の放熱板の位相差Γを設定するようにしたものである。
この製造方法では、各偏光板を通過した光が、対応する放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【００１０】
本発明の他の形態に係る液晶プロジェクタの製造方法は、第１，第２，第３の液晶表示パネルと、この第１，第２，第３の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１，第２，第３の放熱板を介して配置された第１，第２，第３の偏光板と、第１，第２，第３の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタとを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第１の偏光板の透過軸との角度αおよび第１の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第２の偏光板の透過軸との角度αおよび第２の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第３の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第３の偏光板の透過軸との角度αおよび第３の放熱板の位相差Γを設定したものである。
この製造方法では、各偏光板を通過した光が、対応する放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【００１１】
本発明の他の形態に係る液晶プロジェクタの製造方法は、第１，第２，第３の液晶表示パネルと、この第１，第２，第３の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１，第２，第３の放熱板を介して配置された第１，第２，第３の偏光板と、第１，第２，第３の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタとを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、数２で示される透過率が最大となるように、第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第１の偏光板の透過軸との角度αおよび第１の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率が最大となるように、第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第２の偏光板の透過軸との角度αおよび第２の放熱板の位相差Γを設定し、数２で示される透過率の絶対値が最小となるように、第３の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと第３の偏光板の透過軸との角度αおよび第３の放熱板の位相差Γを設定するようにしたものである。
この製造方法では、各偏光板を通過した光が、対応する放熱板を透過するときにあまり影響を受けない状態に液晶プロジェクタが製造される。
【００１２】
上記液晶プロジェクタの製造方法において、透過率が最大となるように設定された位相差Γは、実質的に３６０°×ｎ（ｎは整数）とすればよい。
また、上記液晶プロジェクタの製造方法において、第１，第２，第３の放熱板は、各々位相差中心波長が異なり、例えば、各々緑・赤・青に対応して中心波長が設定されているようにすればよい。
【００１３】
【数２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における液晶プロジェクタの製造方法により製造される液晶プロジェクタの概略的な構成例を示す構成図である。まず、図１（ａ）について説明すると、この液晶プロジェクタは、光源からの光を色分解するダイクロイックミラー１０２，１１２，１２２と、Ｒ液晶表示パネル（第２の液晶表示パネル）１０１，Ｇ液晶表示パネル１１１（第１の液晶表示パネル），Ｂ液晶表示パネル（第３の液晶表示パネル）１２１と、Ｘプリズム１０３と、偏光板１０４，１１４，１２４と、例えば水晶などの複屈折を有する結晶からなる放熱板１０５，１１５，１２５と、波長フィルム１０６，１２６と、全反射ミラー１０７，１１７とを備えている。
【００１５】
例えば、ダイクロイックミラー１０２は、光源からの光のうち、赤（Ｒ）成分の光を反射し、これを全反射ミラー１０７を介してＲ液晶表示パネル１０１に入射させる。Ｒ液晶表示パネル１０１に入射してくる光は、まず、一方の偏光板１０４を通り、また、波長フィルム１０６を通り、一方の放熱板１０５を通過してくる。このようにしてＲ液晶表示パネル１０１に入射した光は、Ｒ液晶表示パネル１０１に表示される画像に応じて部分的に偏光方向が回転されてＲ液晶表示パネル１０１から出射し、他方の放熱板１０５を介して他方の偏光板１０４を通過していく。
【００１６】
また、ダイクロイックミラー１１２では、緑（Ｇ）成分の光を反射し、これをＧ液晶表示パネル１１１に入射させ、ダイクロイックミラー１２２は、青（Ｂ）成分の光を反射し、これを全反射ミラー１１７を介してＢ液晶表示パネル１２１に入射させる。また、上述と同様に、各光は、偏光板１１４，１２４および放熱板１１５，１２５を通過し、Ｇ液晶表示パネル１１１，Ｂ液晶表示パネル１２１を通過し、Ｒ液晶表示パネル１０１を通過した光とともに、Ｘプリズム１０３で合成される。なお、Ｇ液晶表示パネル１１１においては、波長板は用いない。なお、全ての液晶表示パネルに波長板を用いるようにする場合もあり、３つの内１つにだけに波長板を用いるようにする場合もある。
【００１７】
以上のように構成された液晶プロジェクタにおいて、本実施の形態では、放熱板１０５，１１５，１２５を、水晶などの、複屈折を有して熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・ｋ）以上の結晶から構成し、かつ、以下に示す（１）式により得られる透過率Ｔが最大となるように、光学軸角度(光学軸投影線)αおよび結晶（放熱板）の位相差Γを設定し、偏光板１０４，１１４，１２４と貼り合わせるようにした。すなわち、（１）式で示される透過率Ｔが最大となるように、放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと偏光板の透過軸との角度αおよび放熱板の位相差Γが設定されているようにした。なお、以下の（１）式において、Ｔ：透過率、ｋ：固有偏光の楕円率である。
【００１８】
【数３】
図１（ｂ）は、偏光板１０４と放熱板１０５との貼り合わせ状態を概略的に示す斜視図である。ここで、放熱板１０５として設計波長６５０ｎｍ，厚さ１．０７８ｍｍ，位相差３６０°の水晶板を用い、放熱板１１５として設計波長５５０ｎｍ，厚さ０．９１３４ｍｍ，位相差３６０°の水晶板を用い、放熱板１２５として設計波長４５０ｎｍ，厚さ０．７１５４ｍｍ，位相差３６０°の水晶板を用いた場合の、相対透過率特性を図２に示す。
【００２０】
図２の特性は、放熱板の光学軸の投影線と偏光板の透過軸のなす角度α（図３）が１０°のときの結果である。図２に示すように、本実施の形態によれば、αが１０°と大きくても、充分な透過特性が得られていることが判る。
【００２１】
以下、上記（１）式について、より詳細に説明する。
水晶などの複屈折結晶の屈折率の小さい方を進相軸と呼んでｆで表し、屈折率の大きい方を遅相軸と呼んでｓで表すと、進相軸がｘ軸に対して反時計回り方向に角度αをなすとして、つぎに示す（２）式が得られる（図３）。なお、これは、結晶の光学特性を解析する手法として用いられる、ジョーンズ行列解析(文献：昭４８−９７３５応用光ＩＩ 著者:鶴田 匡夫 発行所:（株）培風館)によるものである。
【００２２】
【数４】
固有偏光は、複屈折結晶中を異なる速度で進行するから、入射光のｆ成分はｓ成分よりも位相が進むため位相板からの射出光は偏光状態が変わる。ｆ成分およびｓ成分をＥｆ’とＥｓ’で表すとつぎの（３）式が得られる。
【００２４】
【数５】
（３）式に示す行列式を、最初にとった(x,y)座標系に戻すと、以下に示す（４）式となる。
【００２６】
【数６】
ここで（３）式を実際に計算すると、以下に示すようになる。
まず、つぎに示す式を仮定する。
【００２８】
【数７】
すると、以下の（５），（５−１），（５−２），（５−３），（５−４）となる。
【００３０】
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
ここで、以下の（６）式により、偏光板と放熱板とを貼り合わせた構造体の光学特性を検討する。例えば、図４に示すように、偏光ビームスプリッタ１０３ａにおける、Ｓ偏光の偏光ビームスプリッタ１０３ａの偏光膜での反射率が最大、もしくはＰ偏光の透過率が最大となることが、複屈折結晶を放熱板として用いるにあたって必要な特性である。例えば、図４に示す光学系のジョーンズ行列が、以下の（６）式で表せる。なお、（６）式は、Ｓ偏光が入射してＳ偏光がどの程度の割合で出射するのかを計算するジョーンズ行列である。
【００３６】
【数１３】
上記（６）式により、透過率Ｔは、以下の（７）式で示されることが判る。
【００３８】
【数１４】
上記（７）式の「＊」は、共役複素数を示す。この（７）式に、前述した（５−４）式を代入すると、以下の（８）式となる。（８）式は、前述した（１）式と同じで再度記載したものであり、（８）式において、Ｔは、図４に示す偏光ビームスプリッタ１０３ａにおける光の透過率を示す。
【００４０】
【数１５】
この（８）式より、偏光板の透過軸と放熱板の結晶の光学軸または光学軸の投影線とのなす角度を９０°または０°に設定しただけでは、透過率の低下を抑制する性能が不充分であることが判る。
ここで、例えばα＝０°とすると、上記（８）式は、以下の（９）式で示されるようになる。
【００４２】
【数１６】
この（９）式を見て明らかなように、旋光性を有する複屈折結晶を放熱板に用いた場合、偏光板の透過軸と放熱板の結晶の光学軸または光学軸の投影線とのなす角度を９０°または０°に設定しただけでは、透過率が低くなることが判る。
また、上述した透過率が最大となる条件は、以下の（１０）式で示される。
【００４４】
【数１７】
なお、上述では、Ｓ偏光を基準とした計算で説明しているが、Ｐ偏光を入射しＰ偏光がどの程度の割合で出射するかを考慮して計算するようにしても同様である。このように、Ｐ偏光を考慮する場合でも、Ｐ偏光の透過率は、（９）式で表すことができる。
【００４６】
図６に示すように、結晶からなる放熱板の光学軸または光学軸投影線と偏光板の透過軸との角度ずれ（放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと偏光板の透過軸との角度α）の影響は、αが大きくなるほど顕著になる。図６では、水晶基板を放熱板として使用した場合のデータであり、この放熱板と偏光板との貼り合わせ角度ずれ（α）により、リップルが発生することが判る。
これに対し、本実施の形態によれば、図２にも示したように、角度を１０°ずらしても、充分な透過特性が得られる。
【００４７】
ところで、放熱板に、波長フィルムの機能を持たせるようにしてもよい。図１に示したように、Ｒ液晶表示パネル１０１とＢ液晶表示パネル１２１を透過した光は、Ｘプリズム１０３により進行方向を９０°変更する必要がある。このため、１／２波長板機能を有する波長フィルム１０６，１２６を用い、例えば、Ｐ偏光をＳ偏光に変換している。ここで、上記（８）式の値（透過率Ｔ：図４におけるＳ偏光の透過率）が、透過率Ｔの絶対値が最小となるように（理想的には０となるように）、例えば入射側の放熱板１０５，１２５の位相差Γ、光学軸角度(光学軸投影線)αおよび固有偏光の楕円率ｋを選べば良い（図５）。固有偏光の楕円率ｋは、旋光性を有する結晶のみ０＜ｋ2≦１の値をとる。言いかえると、旋光性を有しない結晶では、ｋ＝０である。
【００４８】
（８）式より、α＝４５°かつΓ＝１８０°が、Ｐ偏光をＳ偏光へ、またはＳ偏光をＰ偏光へ変換する理想的条件（透過率Ｔ、すなわち図４におけるＳ偏光の透過率が０となる条件）である。以上より、複屈折結晶からなる放熱板１０５，１２５に１／２波長板機能を持たせる場合、旋光性に起因する要素である固有偏光の楕円率ｋは、考慮に入れる必要がないことが判る。理想的には、（８）式において、α＝４５±２°かつΓ１８０±５°（設計波長において）として放熱板１０５，１２５を用いるようにすることが望ましい。
【００４９】
このように、放熱板１０５，１２５に、１／２波長板機能を持たせるようにすることで、波長フィルム１０６，１２６を用いずに、液晶プロジェクタ（図１）を構成することが可能となる。なお、前述したように、全ての放熱板に波長板機能を持たせるようにしてもよく、３組のうち１組にだけ波長板機能を持たせるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、放熱板を、特定の式で示される透過率Ｔが最大となるように偏光板との間の光学軸角度αおよび結晶の位相差Γを設定した。このことにより、例えば、放熱板の光学軸の投影線と偏光板の透過軸のなす角度αが１０°と大きい状態で貼り合わせても、透過率の低下が問題とならないなど、放熱板と偏光板の位置合わせに高い精度が必要なくなる。したがって、本発明によれば、偏光板とこれを支持する放熱板とからなる部分を、従来より容易に製造できるようになるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における液晶プロジェクタの製造方法により製造される液晶プロジェクタの構成例を示す構成図である。
【図２】 実施の形態における結晶からなる放熱板の光学軸または光学軸投影線と偏光板の透過軸との角度ずれ（光学軸角度α）の影響を示す特性図である。
【図３】 進相軸がｘ軸に対して反時計回り方向に角度αの状態を示す斜視図である。
【図４】 実施の形態による液晶プロジェクタの一部構成の等価的な状態を概略的に示す斜視図である。
【図５】 本発明の実施の形態による液晶プロジェクタの一部構成を示す斜視図である。
【図６】 結晶からなる放熱板の光学軸または光学軸投影線と偏光板の透過軸との角度ずれ（光学軸角度α）の影響を示す特性図である。
【図７】 従来よりある液晶プロジェクタの構成を示す構成図である。
【図８】 従来よりある液晶プロジェクタの液晶表示パネル部分を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１…Ｒ液晶表示パネル（第２の液晶表示パネル）、１０２，１１２，１２２…ダイクロイックミラー、１０３…Ｘプリズム、１０４，１１４，１２４…偏光板、１０５，１１５，１２５…放熱板、１０６，１１６…波長フィルム、１０７，１１７…全反射ミラー、１１１…Ｇ液晶表示パネル（第１の液晶表示パネル）、１２１…Ｒ液晶表示パネル（第３の液晶表示パネル）。
Claims (10)
- 液晶表示パネル、およびこの液晶表示パネルに複屈折を有する結晶からなる放熱板を介して配置された偏光板、ならびに前記液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタを少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、
数１で示される透過率が最大となるように、前記放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記偏光板の透過軸との角度αおよび前記放熱板の位相差Γを設定する
ことを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 請求項１記載の液晶プロジェクタの製造方法において、
前記位相差Γは、実質的に３６０°×ｎ（ｎは整数）とすることを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 第１および第２の液晶表示パネルと、
この第１および第２の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１および第２の放熱板を介して配置された第１および第２の偏光板と、
前記第１および第２の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタと
を少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、
数１で示される透過率が最大となるように、前記第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第１の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第１の放熱板の位相差Γを設定し、
数１で示される透過率の絶対値が最小となるように、前記第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第２の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第２の放熱板の位相差Γを設定する
ことを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 請求項３記載の液晶プロジェクタの製造方法において、
前記第１の偏光板の位相差Γは、実質的に３６０°×ｎ（ｎは整数）とすることを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 第１，第２，第３の液晶表示パネルと、
この第１，第２，第３の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１，第２，第３の放熱板を介して配置された第１，第２，第３の偏光板と、
前記第１，第２，第３の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタと
を少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、
数１で示される透過率が最大となるように、前記第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第１の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第１の放熱板の位相差Γを設定し、
数１で示される透過率の絶対値が最小となるように、前記第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第２の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第２の放熱板の位相差Γを設定し、
数１で示される透過率の絶対値が最小となるように、前記第３の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第３の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第３の放熱板の位相差Γを設定する
ことを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 請求項５記載の液晶プロジェクタの製造方法において、
前記第１の偏光板の位相差Γは、実質的に３６０°×ｎ（ｎは整数）とすることを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 第１，第２，第３の液晶表示パネルと、
この第１，第２，第３の液晶表示パネルに、複屈折を有する結晶からなる第１，第２，第３の放熱板を介して配置された第１，第２，第３の偏光板と、
前記第１，第２，第３の液晶表示パネルを通過した光の進行方向を変更するビームスプリッタと
を少なくとも備える液晶プロジェクタの製造方法において、
数１で示される透過率が最大となるように、前記第１の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第１の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第１の放熱板の位相差Γを設定し、
数１で示される透過率が最大となるように、前記第２の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第２の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第２の放熱板の位相差Γを設定し、
数１で示される透過率の絶対値が最小となるように、前記第３の放熱板の光学軸または光学軸投影線のいずれかと前記第３の偏光板の透過軸との角度αおよび前記第３の放熱板の位相差Γを設定する
ことを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 請求項７記載の液晶プロジェクタの製造方法において、
前記第１および第２の放熱板の位相差Γは、実質的に３６０°×ｎ（ｎは整数）とすることを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 請求項３又は４記載の液晶プロジェクタの製造方法において、
前記第１，第２の放熱板は、各々位相差中心波長が異なることを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。 - 請求項５〜８いずれか１項に記載の液晶プロジェクタの製造方法において、
前記第１，第２，第３の放熱板は、各々位相差中心波長が異なることを特徴とする液晶プロジェクタの製造方法。
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