JP4404118B2 - 液晶表示装置、並びに、プロジェクタ - Google Patents
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Description
をともに満たすようにしている。
図1は、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置である液晶ライトバルブ(光変調装置)の構造を説明する拡大断面図である。
ここで、IDは、液晶ライトバルブ31の設計値を変更しながら行ったシミュレーションの番号を示し、θ〔°〕は水晶板の光学軸の極角を示し、CG〔μm〕は液晶セル70のセルギャップを示し、PT〔°〕は液晶セル70の入射側又は射出側のプレチルト角φを示し、A,B,Cは、フィッティング係数を示し、dp〔μm〕は第1及び第2の水晶板の厚みの最適値を示す。また、許容値の欄は、上から順に、視野角度依存性を加味したコントラストの最大値、この最大値の80%に相当するコントラスト値、この80%コントラストに対応する水晶板の最大許容厚みと、この80%コントラストに対応する水晶板の最小許容厚みと、前者の最大許容厚みの最適厚みdpに対する比率〔%〕と、後者の最小許容厚みの最適厚みdpに対する比率〔%〕とを示している。以上において、水晶板の極角θは、一般的な液晶ライトバルブ31で実施されている45〜55°の範囲とし、液晶セル70のセルギャップCGは、一般的な液晶セル70で実施されている2.5〜3.5μmの範囲とし、プレチルト角φは、一般的な液晶セル70における6〜14°の範囲とした。なお、最適厚みdpは、図1のd1(=d2)に相当しており、水晶板の光学軸の極角θは、図2(C)及び2(D)の極角θ1(=θ2)に相当している。また、80%コントラストは、液晶ライトバルブ31のカタログ値として許容される誤差である。
結果的には、極角θ=45°における最適厚みdpの基準厚平均的な差分は−0.4μmであり、極角θ=65°における最適厚みdpの平均的な差分は+1.2μmであった。以上に基づいて、水晶板の光学軸の極角θを変化させつつ水晶板の最適厚みdpを近似的に決定する式を求める。図5は、水晶板の光学軸の極角θの余弦と水晶板の最適厚みdpとの関係を示す図である。グラフにおいて、横軸はcosθを示し、縦軸は、極角θ=55°の最適厚みdpからの差分すなわちずれ量yを示す。なお、cos45°=0.71であり、cos55°=0.57であり、cos65°=0.42である。このグラフに2次の近似を可能にするフィッティングを行って、以下の関係式(3)を得た。
ここで、セルギャップCGが3.0μmで極角θが55°である場合に水晶板の基準厚が6.31μmであることを考慮すると、近似の最適厚みdp’は、セルギャップCGが3.0μmであるものとして、以下の式(4)で与えられる。
結果的に、セルギャップCG=3.0μmを基準として、3.0±0.5μmに増減する場合の最適厚みdpの変化率は、平均として16%になっている。つまり、セルギャップCGが1μm変化することにより、水晶板の最適厚みdpは32%変化する。したがって、セルギャップCGを考慮した比例係数αは、以下の式(5)で近似される。
よって、水晶板の近似の最適厚みdp’は、式(4)の値に式(5)の比例係数αを掛けたものとして、以下の式(6)で与えられる。
上記式(6)は、水晶板の光学軸の極角θとセルギャップCGとに基づいて最適厚みdp’を近似的算出するものである。
をともに満たすものとして与えられる。具体的には、水晶板の光学軸の極角θが一般的な45〜65°であり、液晶セル70のセルギャップが一般的な2.5〜3.5μmであるものとした場合、表6の水晶板の厚みdは、最小値50の70%を下限とし、表6の最大値8.7の130%を上限として、3.5〜11.3μmの範囲内に収まる。
なお、液晶セル70のプレチルトについては、あまり影響が大きくないものとして、6〜14°に設定した。同様に、液晶セル70の屈折率、ツイスト角、誘電率、ヘリカルピッチ等のパラメータも、一般的な値を計算に用いている。図6は、表7をグラフ化したものであり、横軸は水晶板の厚みをdとし、液晶ライトバルブ31のコントラストを縦軸としている。グラフ等からも明らかなように、最大コントラストの80%のコントラストを得られる水晶板の1枚当たりの厚みdの範囲は4.5〜8.2μmであり、式(1)及び式(2)をともに満たすものとなっている。従って、式(1)及び式(2)をともに満たす範囲の厚みの水晶板を用いれば最大コントラストの80%のコントラストを得られると判断できる。
図7は、図1に示す液晶ライトバルブ31等を組み込んだプロジェクタの光学系の構成を説明する図である。
Claims (2)
- ツイストネマティックモードで動作する液晶を含む液晶セルと、
前記液晶セルを光学的に補償するための第1の水晶板と、
前記液晶セルを光学的に補償するための第2の水晶板と、
前記液晶セルと前記第1の水晶板と前記第2の水晶板とを挟むように配置される一対の偏光素子とを備える液晶表示装置であって、
前記第1及び第2の水晶板の厚みをd〔μm〕とし、前記第1及び第2の水晶板の光学軸の極角をθ〔°〕とし、前記液晶セルのセルギャップをCG〔μm〕として、以下の条件式(1)及び(2)
をともに満たし、
前記第1及び第2の水晶板の光学軸の極角が45〜65°であり、前記液晶セルのセルギャップが2.5〜3.5μmである場合に、前記第1及び第2の水晶板のそれぞれの厚みdは、3.5〜11.3μmである液晶表示装置。 - 請求項1に記載の光変調用の液晶表示装置と、
前記液晶表示装置を照明する照明装置と、
前記液晶表示装置によって形成された画像を投射する投射レンズと
を備えるプロジェクタ。
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