JP4225954B2 - 投写装置及び投写装置に用いる液晶パネルユニット - Google Patents

投写装置及び投写装置に用いる液晶パネルユニット Download PDF

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Description

本発明は液晶パネルと偏光板との間に光学補償シートを配置した投写装置に関する。
この種、投写装置において、本願出願人は、特願２００２−３７１５１０号において提案している。即ち、液晶分子を封入した液晶パネルと偏光板との間に配置する光学補償シートを、光軸に直交する面内にて回動調整自在に構成したものである。そして、この構成により、光軸方向から見た液晶パネルの液晶分子の配向方向に対して光学補償シート内の液晶分子の遅相軸が平行になるように調整することができるため、黒色と白色のコントラストが鮮明で、且つ、均一な画像を写し出すことができるものである（例えば特許文献１参照）。
特願２００２−３７１５１０号
しかしながら、液晶パネル内の液晶分子の光軸方向の遅相軸に対して光学補償シートの見かけ上の遅相軸を一致させることができないため、液晶パネルが不均一な画像を写し出してしまう虞があった。
そこで本発明は、光学補償シートを備えた投写装置において、常に安定して均一な画像を写し出すことができる投写装置及び投写装置に用いる液晶パネルユニットを提供することを課題とする。
上記課題を解決するための第１の手段は、光源からの光に照射される液晶分子を封入した液晶パネルと、液晶パネルに対向する位置に配置された偏光板と、偏光板と液晶パネルとの間に配置され、液晶分子の複屈折を補償する光学補償シートとを備えた投写装置において、前記光学補償シートは、略Ｌ字状の回動部材の長辺側に装着され、回動部材は、短辺側が補助部材に第１の固定手段により着脱自在に装着されると共に、補助部材及び光軸に対して傾斜自在に構成され、補助部材は固定部材の上面に第２の固定手段により着脱自在に装着されると共に、光軸に直行する方向に摺動自在に構成され、第１の固定手段及び第２の固定手段を緩め、回動部材の上面に形成された摘み部を操作することにより、光学補償シートが光軸に対して傾斜調整自在、且つ、光軸に直交する面内にて回動調整自在に構成されていることを特徴とする。
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学補償シートは、液晶パネルの光入射側に配置されることが好ましい。
また、前記回動部材には、偏光板が配置されてもよい。
上記課題を解決するための第２の手段は、光源からの光に照射される液晶分子を封入した液晶パネルと、液晶パネルに対向する位置に配置された偏光板と、偏光板と液晶パネルとの間に配置され、液晶分子の複屈折を補償する光学補償シートとを備えた液晶パネルユニットにおいて、前記光学補償シートは、略Ｌ字状の回動部材の長辺側に装着され、回動部材は、短辺側が補助部材に第１の固定手段により着脱自在に装着されると共に、補助部材及び光軸に対して傾斜自在に構成され、補助部材は固定部材の上面に第２の固定手段により着脱自在に装着されると共に、光軸に直行する方向に摺動自在に構成され、第１の固定手段及び第２の固定手段を緩め、回動部材の上面に形成された摘み部を操作することにより、光学補償シートが光軸に対して傾斜調整自在、且つ、光軸に直交する面内にて回動調整自在に構成されていることを特徴とする。
本発明の請求項１の構成によると、光軸方向から見た光学補償シート内の液晶分子の遅相軸を、液晶パネルの液晶分子の配向方向と略平行に設定することができると共に、液晶パネル内の液晶分子の光軸方向の遅相軸に対して光学補償シートの見かけ上の遅相軸を一致させることができるため、黒色と白色のコントラストが鮮明で、且つ、均一な画像を写し出すことができる等の効果を奏する。
本発明の請求項２の構成によると、液晶パネルの光入射側に、光軸に対して傾斜調整自在、且つ、光軸に直交する面内にて回動調整自在な光学補償シートを配置することにより、光軸のずれを防止することができる等の効果を奏する。
本発明の請求項３の構成によると、偏光板と光学補償シートとを一体化したことにより構成を簡素化してコンパクト化を図ることができる等の効果を奏する。
本発明の請求項４の構成によると、光軸に対して傾斜調整自在、且つ、光軸に直交する面内にて回動調整自在な光学補償シートを液晶パネルユニットに備えることにより、常に安定して均一な画像を写し出すことができる液晶パネルユニットを構成することができる等の効果を奏する。
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を図１乃至図７に基づいて以下に詳述する。
図１は、本発明に係わる投写装置の光学系を示す図である。本装置は、シャーシ３上に光の３原色である緑色（Ｇ）光、赤色（Ｒ）光、青色（Ｂ）光に夫々対応した３枚の液晶パネル７、７a、７bを備え、これらを光源３５からの強い光で照射し、各液晶パネルを通過した光束を合成して投写レンズ３６を介して画像を映し出す。
シャーシ３内には、投写レンズ３６の光軸を挟んで、赤色（Ｒ）光と青色（Ｂ）光に対応した液晶パネル７a、７bが配置され、両液晶パネル７a、７bの間にプリズム体３０が配置されている。プリズム体３０を挟んで投写レンズ３６の反対側には、緑色（Ｇ）光に対応した液晶パネル７が配置されている。
シャーシ３への光路入口には、光源３５が配置され、光路上には全反射ミラー７５、７６、７７、７８、ダイクロイックミラー４５、４６が配置されている。
光源３５からの光は、全反射ミラー７５により反射された後に、ダイクロイックミラー４５により緑色（Ｇ）光及び青色（Ｂ）光が反射すると共に、赤色（Ｒ）光はダイクロイックミラー４５を透過する。ダイクロイックミラー４５を通過した赤色（Ｒ）光は全反射ミラー７６により反射されて赤色（Ｒ）光に対応した液晶パネル７aを照射し、プリズム体３０により投写レンズ３６に向けて照射される。
ダイクロイックミラー４５により反射された緑色（Ｇ）光はダイクロイックミラー４６により反射されて緑色（Ｇ）光に対応した液晶パネル７を照射し、プリズム体３０により投写レンズ３６に向けて照射される。また、ダイクロイックミラー４５により反射された青色（Ｂ）光はダイクロイックミラー４６を透過し、リレーレンズ３８を経て全反射ミラー７７により反射された後に、青色（Ｂ）光に対応した液晶パネル７ｂを照射し、プリズム体３０により投写レンズ３６に向けて照射される。
図２は、液晶パネル７周囲の拡大平面図である。尚、液晶パネル７a、７b周囲にも、液晶パネル７周囲と同様の構成となっているが、説明の便宜上、液晶パネル７を例示する。
液晶パネル７の光入射側と出射側には、夫々偏光板７３，７４が配置され、周知の如く、入射側の偏光板７３を通過した偏光は、液晶パネル７に電界が印加されない状態で、液晶パネル７内にて直交する方向にねじられて出射側の偏光板７４を透過する。
液晶パネル７と入射側の偏光板７３との間には、液晶パネル７内の液晶分子の複屈折を補償する入射側の光学補償シート８が配設され、液晶パネル７と出射側の偏光板７４との間には、光学補償シート８は配設されていない。また、入射側の偏光板７３と入射側の光学補償シート８は、後述する図６に示すように光軸Ｌに対して傾斜調整自在、且つ、光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在に構成されている。
図３は、入射側の光学補償シート８の回動機構を示す分解斜視図である。略Ｌ字状の回動部材５０の長辺側には、光軸Ｌに対応する位置に透孔５１が形成され、入射側の光学補償シート８が貼り付けられた入射側の偏光板７３が嵌合するようになっている。回動部材５０の短辺側には、光軸Ｌに略平行な一対の長孔５２が光軸Ｌの中心に対して略対向する位置に形成されている。回動部材５０の上面両側端部には、調整作業者が操作する摘み部５３が形成されている。
回動部材５０に装着される補助部材５４には、一対の長孔５２に対応する位置に後述する螺子６１が螺合する螺子孔５５が形成されている。また、補助部材５４には、光軸Ｌに略直交する方向に一対の長穴５６と一つの長アナ５７が形成されている。
図４及び図５に示すように、シャーシ３上に立設された固定部材５８には、補助部材５４を介して回動部材５０が装着される。固定部材５８には長穴５０対応する位置に一対のガイド軸５９が突出形成されていると共に、長アナ５７に対応する位置に後述するネジ６２が螺合するネジ孔６０が形成されている。
このように構成された、入射側の光学補償シート８が装着された回動部材５０には、補助部材５４が螺子６１により長孔５２を介して固定される。そして、ガイド軸５９を長穴５６に係合させると共に、回動部材５０をネジ６２により長アナ５７を介して固定部材５８に装着することにより回動機構が構成される（図３乃至図６参照）。
そして、ネジ６２を緩めて回動部材５０を長穴５６に沿って光軸Ｌに直交する方向に摺動させることにより、入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在に構成することができる。
また、一対の螺子６１の何れか一方の螺子６１を緩めて長孔５２に沿って回動部材５０を摺動させると、他方側の螺子６１を回動中心として、入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに対して傾斜調整自在に構成することができる。このようにして、この回動機構により入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに対して傾斜調整自在、且つ、光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在に構成することができる。
尚、入射側の光学補償シート８の調整は、光源３５を発光させて、投写レンズ３６を通して画像をスクリーン３７に表示させ、この画像の黒色と白色のコントラストが鮮明になるように、摘み部５３を操作して光軸Ｌに対する傾斜方向及び光軸Ｌに直交する方向に回動部材５０を回動させることにより行える。
そして、入射側の光学補償シート８は光軸Ｌに直交する面内にて、回動自在に調整することができるため、光軸Ｌ方向から見た光学補償シート８内の液晶分子の遅相軸を、液晶パネル７の液晶分子の配向方向と略平行に設定することができる。また、入射側の光学補償シート８は光軸Ｌに対して傾斜自在に調整することができるため、液晶パネル７内の液晶分子の光軸Ｌ方向の遅相軸に対して光学補償シート８の見かけ上の遅相軸を一致させることができる。この結果、黒色と白色のコントラストが鮮明で、且つ、均一な画像を写し出すことができる。
また、液晶パネルの視野角特性に応じた光学軸を有する光学補償シートを揃える必要がなく、不要在庫の発生等の弊害を解消できる。また、入射側の偏光板７３と入射側の光学補償シート８とを一体化したことにより構成を簡素化してコンパクト化を図ることができる。
さらに、光軸Ｌに対して傾斜調整自在、且つ、光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在に構成されている回動部材５０に入射側の光学補償シート８を配置しているため、簡単な構成により入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに対して傾斜調整自在、且つ、光軸Ｌに直交する面内にて回動自在に調整することができる。
また、液晶パネル７の光入射側に、光軸Ｌに対して傾斜調整自在、且つ、光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在な入射側の光学補償シート８を配置することにより、光軸Ｌのずれを防止することができる。
また、このようにして、光軸Ｌに対して傾斜調整自在、且つ、光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在な入射側の光学補償シート８をパネルユニットに備えることにより、常に安定して均一な画像を写し出すことができるパネルユニットを構成することができる。
出願人は、入射側の光学補償シート８及び入射側の偏光板７３の調整後に、黒色と白色のコントラスト比を求めて、本発明の第１実施形態の効果を確認した。先ず光源３５を発光させて、且つ液晶パネル７に電界を印加しないでスクリーン３７に白色を表示させる。図７に示すように、スクリーン３７上の画面を９分割して、各分割画面の中央部の照度を測定し、９つの中央部の画面の照度(単位：LUX)の平均値を求めてこの平均値を白画面照度（Ｗave）とする。
次に、液晶パネル７に電界を印加して、スクリーン３７に黒色を表示させる。そして、上記と同様にスクリーン３７上の画面を９分割して、各分割画面の中央部の照度を測定し、９つの中央部の画面の照度の平均値を求めてこの平均値を黒画面照度（ＢＫave）とする。このＷaveとＢＫaveの比、即ち、コンストラクトを求めたところ、約９５０：１であった。
また、黒画面におけるＣＩＥ色度を、分割した９画面で測定した結果、（ｘ、ｙ）値のばらつき（Δｘ、Δｙ）は入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに直交する面内だけで回動調整した場合（０．０２５、０．０８５）であったが、入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに対して傾斜調整及び光軸Ｌに直交する面内にて回動調整した場合（０．０２４、０．０５６）となり、ばらつきを減少させた均一な画像を写し出すことができた。
尚、第１実施形態では、液晶パネル７の光入射側に光学補償シート８を配設したが、液晶パネル７の光出射側にも光学補償シートを配設した構成にしてもよい。
また、入射側の光学補償シート８を回動調整する構成は第１実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の構成により実施してもよい。
（第２実施形態）
図８乃至図１０は本発明の第２実施形態を示している。尚、第１実施形態と同一部品については同一符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の光学補償シート８も第１実施形態と同様に液晶パネル７の光入射側に配置されている。偏光板７３は移動部材６５に装着され、移動部材６５は光軸Ｌに直交する面内にて回動自在に構成されている。また、光学補償シート８が装着されている回動部材５０aは移動部材６５に対して光軸Ｌに直交する面内にて回動自在、且つ、傾斜調整自在に構成されている。
略Ｌ字状の回動部材５０ａの長辺側には、光軸Ｌに対応する位置に光学補償シート８が装着されている。回動部材５０の短辺側には、光軸Ｌに略平行な一対の長孔５２が光軸Ｌの中心に対して略対向する位置に形成されている。回動部材５０の上面両側端部には、調整作業者が操作する摘み部５３が形成されている。
回動部材５０に装着される補助部材５４には、一対の長孔５２に対応する位置に後述する螺子６１が螺合する図示しない螺子孔が形成されている。また、補助部材５４には、光軸Ｌに略直交する方向に長アナ５７が形成されている。
図８に示すように、移動部材６５には、光軸Ｌに略直交する方向に一対の長穴５６と、長アナ５７と第２長アナ５７ａが形成されている。シャーシ３上に立設された固定部材５８ａには、移動部材６５を介して回動部材５０ａが装着される。固定部材５８ａには長穴５０に対応する位置に一対のガイド軸５９が突出形成されていると共に、長アナ５７に対応する位置に後述するネジ６２が螺合するネジ孔６０と、長アナ５７ａに対応する位置に後述するネジ６２ａが螺合するネジ孔６０ａが形成されている。
このように構成された、光学補償シート８が装着された回動部材５０ａは、移動部材６５を介して固定部材５８ａに螺子６２ａにより固定される。この時、ガイド軸５９は長穴５６に係合する。
そして、ネジ６２を緩めて回動部材５０ａを長穴５６に沿って光軸Ｌに直交する方向に摺動させることにより、光学補償シート８を光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在に構成することができる。
また、一対の螺子６１の何れか一方の螺子６１を緩めて長孔５２に沿って回動部材５０ａを摺動させると、他方側の螺子６１を回動中心として、入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに対して傾斜調整自在に構成することができる。このようにして、この回動機構により入射側の光学補償シート８を光軸Ｌに対して傾斜調整自在、且つ、光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在に構成することができる。また、螺子６２ａを緩めて移動部材６５を長穴５６に沿って光軸Ｌに直交する方向に摺動させることにより、偏光板７３を光軸Ｌに直交する面内にて回動調整自在に構成することができる。
また、入射側の光学補償シート８の調整は、第１実施形態と同様に光源３５を発光させて、投写レンズ３６を通して画像をスクリーン３７に表示させ、この画像の黒色と白色のコントラストが鮮明になるように、摘み部５３を操作して光軸Ｌに対する傾斜方向及び光軸Ｌに直交する方向に回動部材５０を回動させることにより行える。
尚、第１実施形態と同様に光学補償シート８及び偏光板７３の調整後に黒色と白色のコントラスト比を求めて、第２実施形態の効果を確認すると第１実施形態と同様な効果を奏することが確認できた。また、黒画面におけるＣＩＥ色度を測定した結果、（ｘ,ｙ）値のばらつき（Δｘ、Δｙ）を第１実施形態と同様に減少させることができ、ばらつきを減少させた均一な画像を映し出すことができた。
さらに、本発明の第２実施形態により、偏光板７３と光学補償シート８とを互いに離して配置することができ、偏光板７３及び光学補償シート８の冷却効果を向上させることができるため、偏光板７３及び光学補償シート８の長寿命化を図ることができる。また、偏光板７３と光学補償シート８とを別々に構成しているため、偏光板７３あるいは光学補償シート８の何れかの一方の劣化により交換の必要性が生じた場合、交換が必要な部品だけ交換することができる。この結果、不必要な部品の交換をなくすことができる。
本発明の第１実施形態の投写装置の平面図である。 同投写装置の緑色（Ｇ）光に対応した液晶パネルの周囲の拡大平面図である。 同投写装置の回動機構の分解斜視図である。 同投写装置の回動機構を組立てる状態を示す斜視図である。 同投写装置の回動機構の斜視図である。 同投写装置の回動機構の上面図である。 同投写装置のスクリーンの正面図である。 本発明の第２実施形態の投写装置の入射側偏光板と入射側光学補償シートが取り付けられる回動部材の分解斜視図である。 同投写装置の回動機構の斜視図である。 同投写装置の回動機構の上面図である。
符号の説明
７ 液晶パネル
７ａ 液晶パネル
７ｂ 液晶パネル
８ 入射側の光学補償シート
３５ 光源
５０ 回動部材
７３ 入射側の偏光板
７４ 出射側の偏光板

Claims (4)

  1. 光源からの光に照射される液晶分子を封入した液晶パネルと、液晶パネルに対向する位置に配置された偏光板と、偏光板と液晶パネルとの間に配置され、液晶分子の複屈折を補償する光学補償シートとを備えた投写装置において、前記光学補償シートは、略Ｌ字状の回動部材の長辺側に装着され、回動部材は、短辺側が補助部材に第１の固定手段により着脱自在に装着されると共に、補助部材及び光軸に対して傾斜自在に構成され、補助部材は固定部材の上面に第２の固定手段により着脱自在に装着されると共に、光軸に直行する方向に摺動自在に構成され、第１の固定手段及び第２の固定手段を緩め、回動部材の上面に形成された摘み部を操作することにより、光学補償シートが光軸に対して傾斜調整自在、且つ、光軸に直交する面内にて回動調整自在に構成されていることを特徴とする投写装置。
  2. 前記光学補償シートは、液晶パネルの光入射側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の投写装置。
  3. 前記回動部材には、偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１記載または請求項２記載の投写装置。
  4. 光源からの光に照射される液晶分子を封入した液晶パネルと、液晶パネルに対向する位置に配置された偏光板と、偏光板と液晶パネルとの間に配置され、液晶分子の複屈折を補償する光学補償シートとを備えた液晶パネルユニットにおいて、前記光学補償シートは、略Ｌ字状の回動部材の長辺側に装着され、回動部材は、短辺側が補助部材に第１の固定手段により着脱自在に装着されると共に、補助部材及び光軸に対して傾斜自在に構成され、補助部材は固定部材の上面に第２の固定手段により着脱自在に装着されると共に、光軸に直行する方向に摺動自在に構成され、第１の固定手段及び第２の固定手段を緩め、回動部材の上面に形成された摘み部を操作することにより、光学補償シートが光軸に対して傾斜調整自在、且つ、光軸に直交する面内にて回動調整自在に構成されていることを特徴とする液晶パネルユニット。
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