JP5402261B2 - 電気光学表示装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、画像形成用の電気光学表示装置、及び、かかる電気光学表示装置を組み込んだプロジェクターに関する。

プロジェクター等に組み込まれる電気光学表示装置として、反射型の液晶デバイスを構成する対向基板の外面（光入射出側面）上に防塵基板を貼り付けた構造のものや、透過型の液晶デバイスを構成する駆動基板及び対向基板の外面（光入射及び出射側面）上に防塵基板をそれぞれ貼り付けた構造のものがある。このうち、透過型の液晶デバイスで構成される電気光学表示装置については、表示むら改善のために、平均線膨張係数の絶対値が１０×１０^−７〔／℃〕以下の低膨張ガラスを基板材料として用いることが提案されている（特許文献１参照）。この場合、液晶デバイスを構成する液晶基板及び防塵基板のほか、画像表示のため液晶デバイスを挟むように配置される一対の偏光板の支持基板も、低膨張ガラスで形成され、歪みによる位相差の発生を抑えている。なお、この特許文献１では、低膨張ガラスの例として、７９７１チタン珪酸ガラス、石英ガラス等が挙げられている。

その他、防塵基板及び液晶基板の材料として、石英ガラス、ネオセラム（登録商標）等の熱伝導性の高い材料を用いるものも存在する（特許文献２、３参照）。

特開２００８−９４５５号公報 特開２００６−２３５０１０号公報 特開２００４−３１１９５５号公報

しかしながら、透過型や反射型の液晶デバイスにおいて、基板材料として低膨張ガラスを用いても、一般に線膨張係数をゼロとすることはできず、表示むらの改善にも限界がある。

そこで、本発明は、反射型の液晶パネルを備えて構成され表示むらのさらなる抑制が可能な電気光学表示装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、かかる電気光学表示装置を組み込んだプロジェクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電気光学表示装置は、液晶を挟んで対向させた反射層を設けた駆動基板及び対向基板を有する反射型の液晶パネルと、対向基板の外側に配置される透光性基板とを備える電気光学表示装置であって、対向基板及び透光性基板を少なくとも含む複数の要素基板の熱膨張係数の値のうち、いずれか１つ以上が負であり、複数の要素基板の熱膨張係数の値のうち、いずれか１つ以上が正である。なお、対向基板透光性基板を少なくとも含む複数の要素基板とは、液晶に対して駆動基板とは反対側に位置する基板を言う。

上記電気光学表示装置では、対向基板、透光性基板等を含んで構成される複数の要素基板の熱膨張係数の値のうち、いずれか１つ以上が負であり、いずれか１つ以上が正であるので、負の熱膨張係数の要素基板内に温度分布等に起因して発生した歪みによって通過光に与えられる位相差と、正の熱膨張係数の要素基板内に温度分布等に起因して発生した歪みによって通過光に与えられる位相差とが互いに相殺するように作用する。これにより、個々の要素基板の歪み低減によって達成される位相差低減の効果よりも、複数の要素基板全体によって達成される位相差低減の効果を大きくすることができ、電気光学表示装置の表示むらをより抑制することができる。

また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記電気光学表示装置において、対向基板及び透光性基板の熱膨張係数を、それぞれα１及びα２とし、対向基板及び透光性基板の屈折率を、それぞれｎ１及びｎ２とし、対向基板及び透光性基板の厚みの値を、それぞれｄ１及びｄ２として、屈折率ｎ１及びｎ２が１．５±０．１の範囲内にあり、厚みと熱膨張係数との積和演算値ｄ１・α１＋ｄ２・α２が、０±９×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内にある。この場合、対向基板及び透光性基板の組み合わせを往復する光束に付与される意図しない位相差を、厚み、熱膨張係数等を考慮して低減することができる。

本発明の別の側面によれば、厚みと熱膨張係数との積和演算値ｄ１・α１＋ｄ２・α２が、０±４×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内にある。

本発明のさらに別の側面によれば、屈折率と、厚みと、熱膨張係数との積和演算値ｎ１・ｄ１・α１＋ｎ２・ｄ２・α２が、０±１２×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内にある。この場合、対向基板及び透光性基板の組み合わせを往復する光束に付与される意図しない位相差を、屈折率、厚み、及び熱膨張係数を考慮して低減することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、屈折率と、厚みと、熱膨張係数との積和演算値ｎ１・ｄ１・α１＋ｎ２・ｄ２・α２が、０±５×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内にある。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、上述した少なくとも１つ以上の電気光学表示装置と、当該少なくとも１つ以上の電気光学表示装置を照明する照明装置と、当該少なくとも１つ以上の電気光学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。なお、電気光学表示装置は、照明光を変調するための光変調装置として機能する。

上記プロジェクターでは、上述した本願の電気光学表示装置を備えており、表示むらを抑えた画像の形成が可能になり、高品位の画像を投射することができる。

第１実施形態の液晶ユニットを組み込んだプロジェクターの光学系を示す図である。 図１のプロジェクターを構成するＢ光用の液晶ライトバルブ等の拡大断面図である。 液晶ユニットを構成する複数の要素基板の材料、状態等を説明する斜視図である。 （Ａ）は、対向基板の動作状態を説明する図であり、（Ｂ）は、防塵基板の動作状態を説明する図である。 （Ａ）は、実施例の液晶ライトバルブによる投射像の照度分布を示したものであり、（Ｂ）は、比較例の液晶ライトバルブによる投射像の照度分布を示したものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る電気光学表示装置を組み込んだプロジェクターの光学系の構成を説明する概念図である。

本プロジェクター１０は、光源光を発生する光源装置２１と、光源装置２１からの光源光を青緑赤の３色に分離する色分離導光光学系２３と、色分離導光光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５から射出された各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ２９とを備える。

以上のプロジェクター１０において、光源装置２１は、光源ランプ２１ａと、凹レンズ２１ｂと、一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳レンズ２１ｉとを備える。このうち、光源ランプ２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等であるランプ本体２２ａと、光源光を回収して前方に射出させる凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、光源ランプ２１ａからの光源光を平行化する役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅは、マトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２１ｂを経た光源ランプ２１ａからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１ｇは、詳細は省略するが、ＰＢＳ及びミラーを組み込んだプリズムアレイと、当該プリズムアレイに設けた射出面上に貼り付けられる波長板アレイとを備える。この偏光変換部材２１ｇは、レンズアレイ２１ｅから射出された光源光を例えば図１の紙面に垂直な第１偏光方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部２５に設けた各色の液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対する重畳照明を可能にする。つまり、両レンズアレイ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとを経た照明光は、以下に詳述する色分離導光光学系２３を通って、光変調部２５に設けられた各色の液晶ユニット２６ａ，２６ｂ，２６ｃを均一に重畳照明する。

色分離導光光学系２３は、クロスダイクロイックミラー２３ａと、ダイクロイックミラー２３ｂと、反射ミラー２３ｊ，２３ｋとを備え、光源装置２１とともに照明装置を構成する。ここで、クロスダイクロイックミラー２３ａは、第１ダイクロイックミラー部３１ａと、第２ダイクロイックミラー部３１ｂとを備える。第１ダイクロイックミラー部３１ａは、青緑赤の３色のうち例えば青（Ｂ）色を反射し、緑（Ｇ）色及び赤（Ｒ）色を透過させる。第２ダイクロイックミラー部３１ｂは、緑（Ｇ）色及び赤色（Ｒ）を反射し、青（Ｂ）色を透過させる。ダイクロイックミラー２３ｂは、入射した緑赤の２色のうち例えば緑（Ｇ）色を反射し、赤（Ｒ）色を透過させる。これにより、光源光を構成するＢ光、Ｇ光、及びＲ光は、第１、第２、及び第３光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３にそれぞれ導かれ、異なる照明対象にそれぞれ入射する。具体的に説明すると、光源装置２１からの光源光は、クロスダイクロイックミラー２３ａに入射する。クロスダイクロイックミラー２３ａの第１ダイクロイックミラー部３１ａで反射・分岐されたＢ光は、反射ミラー２３ｊを経て、液晶ライトバルブ２５ａの偏光ビームスプリッタ５５ａに入射する。また、クロスダイクロイックミラー２３ａの第２ダイクロイックミラー部３１ｂで反射・分岐され、反射ミラー２３ｋを経て、ダイクロイックミラー２３ｂでさらに反射・分岐されたＧ光は、液晶ライトバルブ２５ｂの偏光ビームスプリッタ５５ｂに入射する。さらに、クロスダイクロイックミラー２３ａの第２ダイクロイックミラー部３１ｂで反射・分岐され、第２ダイクロイックミラー２３ｂの通過によって分岐されたＲ光は、液晶ライトバルブ２５ｃの偏光ビームスプリッタ５５ｃに入射する。

光変調部２５は、上記した各色用の３つの光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３に対応して、３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備える。各液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、入射した照明光の強度の空間分布を変調する非発光型の光変調装置である。

ここで、第１光路ＯＰ１に配置されたＢ色用の液晶ライトバルブ２５ａは、Ｂ光によって照明される液晶ユニット２６ａと、液晶ユニット２６ａへのＢ光の入出射を偏光状態に応じて切り換える偏光ビームスプリッタ５５ａと、偏光ビームスプリッタ５５ａの偏光分離特性を高めるクリーンアップ偏光板５７ａと、最も射出側に配置される１／２波長板５８ｐとを備える。この液晶ライトバルブ２５ａは、第１ダイクロイックミラー部３１ａで反射されたＢ光によって均一に照明される。液晶ライトバルブ２５ａにおいて、偏光ビームスプリッタ５５ａの偏光分離素膜３２ａは、入射したＢ光について、紙面に垂直な第１偏光方向の直線偏光を選択的に反射して液晶ユニット２６ａに導く。液晶ユニット２６ａは、電気光学表示装置を具体化したものであり、これに入射した第１偏光方向の直線偏光を画像信号に応じて例えば部分的に紙面に平行な第２偏光方向の直線偏光に変換し、偏光ビームスプリッタ５５ａに向けて反射する。偏光ビームスプリッタ５５ａの偏光分離素膜３２ａは、液晶ユニット２６ａを経て変調された第２偏光方向の直線偏光のみを選択的に透過させる。この際、クリーンアップ偏光板５７ａによって、偏光ビームスプリッタ５５ａの射出側における消光比を高めることができ、変調光のコントラストを向上させることができる。１／２波長板５８ｐは、偏光ビームスプリッタ５５ａの偏光分離素膜３２ａを透過した第２偏光方向の直線偏光の偏光方向を９０°回転させて紙面に垂直な第１偏光方向の直線偏光に切り換える。以上において、第１偏光方向は、クロスダイクロイックプリズム２７の第１ダイクロミラー２７ａと第２ダイクロミラー２７ｂとの交線に平行な方向（後述するＹ軸方向）を意味する。また、第２偏光方向は、上記交線に平行な方向（後述するＸ軸方向）を意味する。

第２光路ＯＰ２に配置されたＧ色用の液晶ライトバルブ２５ｂは、Ｇ光によって照明される液晶ユニット２６ｂと、液晶ユニット２６ｂへのＧ光の入出射を偏光状態に応じて切り換える偏光ビームスプリッタ５５ｂと、偏光ビームスプリッタ５５ｂの偏光分離特性を高めるクリーンアップ偏光板５７ｂとを備える。この液晶ライトバルブ２５ｂは、第２ダイクロイックミラー部３１ｂで反射されダイクロイックミラー２３ｂで反射されたＧ光によって均一に照明される。液晶ライトバルブ２５ｂにおいて、偏光ビームスプリッタ５５ｂの偏光分離素膜３２ｂは、入射したＧ光について、紙面に垂直な第１偏光方向の直線偏光を選択的に反射して液晶ユニット２６ｂに導く。液晶ユニット２６ｂは、電気光学表示装置を具体化したものであり、これに入射した第１偏光方向の直線偏光を画像信号に応じて例えば部分的に紙面に平行な第２偏光方向の直線偏光に変換し、偏光ビームスプリッタ５５ｂに向けて反射する。偏光ビームスプリッタ５５ｂの偏光分離素膜３２ｂは、液晶ユニット２６ｂを経て変調された第２偏光方向の直線偏光のみを選択的に透過させる。この際、クリーンアップ偏光板５７ｂによって、偏光ビームスプリッタ５５ｂの射出側における消光比を高めることができ、変調光のコントラストを向上させることができる。

第３光路ＯＰ３に配置されたＲ色用の液晶ライトバルブ２５ｃは、Ｒ光によって照明される液晶ユニット２６ｃと、液晶ユニット２６ｃへのＲ光の入出射を偏光状態に応じて切り換える偏光ビームスプリッタ５５ｃと、偏光ビームスプリッタ５５ｃの偏光分離特性を高めるクリーンアップ偏光板５７ｃと、最も射出側に配置される１／２波長板５８ｐとを備える。この液晶ライトバルブ２５ｃは、第２ダイクロイックミラー部３１ｂで反射されダイクロイックミラー２３ｂを透過したＲ光によって均一に照明される。液晶ライトバルブ２５ｃにおいて、偏光ビームスプリッタ５５ｃの偏光分離素膜３２ｃは、入射したＲ光について、紙面に垂直な第１偏光方向の直線偏光を選択的に反射して液晶ユニット２６ｃに導く。液晶ユニット２６ｃは、電気光学表示装置を具体化したものであり、これに入射した第１偏光方向の直線偏光を画像信号に応じて例えば部分的に紙面に平行な第２偏光方向の直線偏光に変換し、偏光ビームスプリッタ５５ｃに向けて反射する。偏光ビームスプリッタ５５ｃの偏光分離素膜３２ｃは、液晶ユニット２６ｃを経て変調された第２偏光方向の直線偏光のみを選択的に透過させる。この際、クリーンアップ偏光板５７ｃによって、偏光ビームスプリッタ５５ｃの射出側における消光比を高めることができ、変調光のコントラストを向上させることができる。１／２波長板５８ｐは、偏光ビームスプリッタ５５ｃの偏光分離素膜３２ｃを透過した第２偏光方向の直線偏光の偏光方向を９０°回転させて紙面に垂直な第１偏光方向の直線偏光に切り換える。

図２は、図１に示すプロジェクター１０の光変調部２５を構成するＢ光用の液晶ライトバルブ２５ａ等の詳細な構造を説明する拡大断面図である。液晶ライトバルブ２５ａにおいて、光変調のための液晶ユニット２６ａのうち、防塵基板７４ａを除いた部分は、本体としての液晶パネル８０となっている。なお、図１において、Ｚ軸方向は、システム光軸ＳＡが延びる方向に対応する。また、Ｘ方向は、クロスダイクロイックプリズム２７中の第１及び第２ダイクロミラー２７ａ，２７ｂの交線及びＺ軸に垂直な方向に相当し、Ｙ方向は、第１及び第２ダイクロミラー２７ａ，２７ｂの交線に平行な方向に相当する。

液晶ユニット２６ａは、偏光ビームスプリッタ５５ａの偏光分離素膜３２ａで反射されデバイス対向面５６ａを経て入射した入射光ＬＩを、入力信号に応じて画素単位で部分的に紙面に垂直なＳ偏光から紙面に平行なＰ偏光に変化させ、変化後の変調光を、射出光ＬＯとして偏光ビームスプリッタ５５ａのデバイス対向面５６ａに向けて射出する。このように、液晶ライトバルブ２５ａから射出され偏光ビームスプリッタ５５ａの偏光分離素膜３２ａを通過して直進する変調光は、１／２波長板５８ｐを通過することによって、後述するクロスダイクロイックプリズム２７での光合成に適するＳ偏光状態の射出光ＬＯとなっている。

液晶パネル８０は、例えば垂直配向モードで動作する液晶（すなわち垂直配向型の液晶）で構成される液晶層７１を挟んで、入射側に対向基板７２と、反射層が設けられた駆動基板７３とを備える。これらの対向基板７２及び駆動基板７３は、ともに平板状であり、入射出面の法線がシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に平行になるように配置されている。液晶パネル８０の光入射側すなわち対向基板７２の液晶層７１とは反対側の外側には、透光性基板である防塵基板７４ａが貼り付けられている。この防塵基板７４ａは、平板状であり、対向基板７２と同様に、入射出面の法線がシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に平行になるように配置されている。

液晶パネル８０において、対向基板７２の液晶層７１側の面上には、透明な共通電極７５が設けられており、その上には、例えば配向膜７６が形成されている。一方、駆動基板７３の液晶層７１側の面上には、表示駆動用の回路層７９を介して、マトリクス状に配置された表示用電極としての複数の反射画素電極７７が設けられている。これらの反射画素電極７７は、反射層を構成する。表示駆動用の回路層７９には、詳細な説明を省略するが、各反射画素電極７７に電気的に接続可能な配線（不図示）と、反射画素電極７７及び配線の間に介在する薄膜トランジスタ（不図示）とが設けられている。回路層７９及び反射画素電極７７上には、例えば配向膜７８が形成されている。この液晶パネル８０を構成する各画素部分ＰＰは、１つの反射画素電極７７と、共通電極７５の一部と、両配向膜７６，７８の一部と、液晶層７１の一部とを含む。液晶パネル８０は、入射光ＬＩの偏光状態を入力信号に応じて変調するための光能動素子として機能する。

以上の液晶パネル８０において、配向膜７６，７８は、電界の存在しない状態で、液晶層７１を構成する液晶性化合物をシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に略平行な状態に配列させる役割を有する。ただし、Ｚ軸に沿った方向に適度な電界を形成した場合、液晶層７１を構成する液晶性化合物は、システム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に略平行な状態から例えばＸＹ面内の所定方位に向けて傾けられる。これにより、液晶層７１をノーマリブラックモードで動作させることになり、電圧非印加のオフ状態で最大遮光状態（光オフ状態）を確保することができる。つまり、液晶パネル８０すなわち液晶ユニット２６ａは、光オフ状態の黒表示時に、Ｓ偏光を変化させないでそのまま反射する。また、液晶パネル８０すなわち液晶ユニット２６ａは、光オン状態の白表示時に、Ｓ偏光をＰ偏光に切替えて反射する。

図３は、液晶ユニット２６ａを構成する複数の光透過性を有する要素基板等の材料、状態等を説明する斜視図である。この場合、対向基板７２及び防塵基板７４ａの熱膨張係数の値のうち一方が負となり、他方が正となるように、材料が選択される。熱膨張係数が負の材料としては、例えば平均線膨張係数＝−５．５×１０^−７〔／Ｋ〕のネオセラム（登録商標）Ｎ−０、等が存在し、熱膨張係数が正の材料としては、例えば平均線膨張係数＝５．５×１０^−７〔／Ｋ〕の石英ガラス、平均線膨張係数＝０．３×１０^−７〔／Ｋ〕のコーニング社の７９７１チタンケイ酸塩ガラス、平均線膨張係数＝３２．５×１０^−７〔／Ｋ〕のパイレックス（登録商標）、平均線膨張係数＝７．５×１０^−７〔／Ｋ〕のコーニング社の７９１３ ９５％ケイ酸ガラス、平均線膨張係数＝５３×１０^−７〔／Ｋ〕のサファイアガラス、平均線膨張係数＝９３×１０^−７〔／Ｋ〕の白板ガラス等が存在する。具体的には、対向基板７２は、熱膨張係数が正の石英ガラス等で形成され、防塵基板７４ａは、熱膨張係数が負のネオセラム（登録商標）等で形成される。

図４（Ａ）は、対向基板７２の動作状態を説明する図である。液晶ライトバルブ２５ａに照明光を照射し表示動作を行わせていると、対向基板７２の例えば中央部ＣＡが加熱されて、中央部ＣＡの温度が周辺部ＰＡの温度よりも相対的に高くなる。この場合、熱膨張係数が正の対向基板７２については、その中央部ＣＡが膨張する結果として、周辺部ＰＡには、圧縮の歪みが発生し、この歪みに起因する複屈折が形成される。この複屈折による遅相軸ＡＲ１は、中心から延びる半径方向に垂直な周方向に略沿うものとなり、特に対向基板７２の４隅の部分では、対角方向に垂直な方向となっている。

一方、図４（Ｂ）は、防塵基板７４ａの動作状態を説明する図である。液晶ライトバルブ２５ａに照明光を照射し表示動作を行わせていると、対向基板７２に隣接する防塵基板７４ａも、例えば中央部ＣＡが加熱されて、中央部ＣＡの温度が周辺部ＰＡの温度よりも相対的に高くなる。この場合、熱膨張係数が負の防塵基板７４ａについては、その中央部ＣＡが収縮する結果として、周辺部ＰＡには、引っ張りの歪みが発生し、この歪みに起因する複屈折が形成される。この複屈折による遅相軸ＡＲ２は、中心から延びる半径方向に略沿うものとなり、特に防塵基板７４ａの４隅の部分では、対角方向なっている。

以上は、対向基板７２及び防塵基板７４ａの中央部ＣＡの温度が上昇する場合であったが、これらの光透過性を有する要素基板７２，７４ａに共通の温度分布が形成される限り、中央部ＣＡが高温になる必要はない。

ここで、対向基板７２の遅相軸ＡＲ１と防塵基板７４ａの遅相軸ＡＲ２とは、略直交しており、防塵基板７４ａによって生じた意図しない位相差が対向基板７２によって生じた意図しない位相差によって相殺される傾向が生じる。特に、対向基板７２によって生じる位相差の大きさと、防塵基板７４ａによって生じる位相差の大きさとを略一致させることにより、対向基板７２及び防塵基板７４ａを往路として照明光が通過する際に偏光が乱れる現象を低減でき、液晶層７１に所期の状態の偏光を入射させることができる。さらに、駆動基板７３側で反射されて液晶層７１を往復する変調光に関しても、対向基板７２及び防塵基板７４ａを復路として通過する際に偏光が乱れる現象を低減でき、液晶ユニット２６ａから正確に変調された状態の偏光を取り出すことができる。これにより、液晶ユニット２６ａによる位相変調を適正なものとすることができ、液晶ライトバルブ２５ａから射出されるＢ色の変調光を精密な照度分布とすることができる。

図５（Ａ）は、後に詳述する実施例１の液晶ライトバルブ２５ａ等が遮光状態にある時におけるスクリーン上の照度分布を示したものであり、図５（Ｂ）は、対向基板７２及び防塵基板７４ａを石英製としている比較例の液晶ライトバルブが遮光状態にある時におけるスクリーン上の照度分布を示したものである。両図からも明らかなように、実施例１の液晶ライトバルブ２５ａ等では、比較的平坦な照度分布が得られており、表示むらが比較的少ないといえるが、比較例の液晶ライトバルブでは、対角方向等に偏った照度分布が発生しており、表示むらが比較的多いといえる。

以下、具体的な実施例について説明する。この実施例では、液晶ライトバルブ２５ａ等を構成する対向基板７２及び防塵基板７４ａの屈折率、厚み、及び熱膨張係数を適宜変更しつつ表示むらの評価を行った。下記の表１は、実施例１〜７、及び比較例のデータをまとめたものである。なお、比較例は、すべての光透過性を有する要素基板７２，７４ａを石英製としている。

上記表１から明らかなように、実施例１〜７のいずれについても、表示むらが問題とならない程度に抑えられていることが分かる。特に、実施例７の場合、石英ガラス等に比較して熱膨張係数がかなり大きなパイレックス（登録商標）を用いているが、表示むらは、許容範囲内に収まっている。

液晶ライトバルブ２５ａの表示むらを確実に低減するためには、防塵基板７４ａによって生じた位相差と、対向基板７２によって生じた位相差とを合成した全体で生じる位相差を低減すればよい。全体で生じる位相差を低減するためには、まず、対向基板７２及び防塵基板７４ａの熱膨張係数を、それぞれα１及びα２とし、対向基板７２及び防塵基板７４ａの屈折率を、それぞれｎ１及びｎ２とし、対向基板７２及び防塵基板７４ａの厚みの値を、それぞれｄ１及びｄ２であるものとする。ここで、熱膨張係数としては、これら２つの光透過性を有する要素基板７２，７４ａの材料の平均線膨張係数を用いることができる。そして、屈折率ｎ１，ｎ２が１．５±０．１の範囲内となるようにする。さらに、これら２つの光透過性を有する要素基板７２，７４ａの厚み及び熱膨張係数に関する積和演算値Ｃ１を求め、
Ｃ１＝ｄ１・α１＋ｄ２・α２ … （１）
の値が、０±９×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内となるようにする。この場合、２つの光透過性を有する要素基板７２，７４ａを通過する光束に付与される意図しない位相差を、厚みや熱膨張係数を考慮して低減することができる。

さらに、２つの光透過性を有する要素基板７２，７４ａの厚み及び熱膨張係数に関する積和演算値Ｃ１を求め、
Ｃ１＝ｄ１・α１＋ｄ２・α２ … （１）
の値が、０±４×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内となるようにすることで、より位相差の発生を抑えることができる。

以上では、２つの光透過性を有する要素基板７３，７４ａの屈折率を加味した範囲限定を行っていないが、屈折率を加味することでより厳密な範囲限定が可能になる。すなわち、２つの光透過性を有する要素基板７２，７４ａの屈折率、厚み、及び熱膨張係数の積和演算値Ｃ２を求め、
Ｃ２＝ｎ１・ｄ１・α１＋ｎ２・ｄ２・α２ … （２）
の値が、０±１２×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内となるようにする。この場合、２つの光透過性を有する要素基板７２，７４ａを通過する光束に付与される意図しない位相差を、屈折率、厚み、及び熱膨張係数を考慮して確実に低減することができる。

さらに、２つの光透過性を有する要素基板７２，７４ａの屈折率、厚み、及び熱膨張係数に関する積和演算値Ｃ２を求め、
Ｃ２＝ｎ１・ｄ１・α１＋ｎ２・ｄ２・α２ … （２）
の値が、０±５×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内となるようにすることで、より位相差の発生を抑えることができる。

なお、詳細な説明は省略するが、以上の液晶ユニット２６ａにおいて、対向基板７２の熱膨張係数が正であり、防塵基板７４ａの熱膨張係数が負であるものとしたが、順序を入れ替えることもできる。この場合、対向基板７２の熱膨張係数が負で防塵基板７４ａの熱膨張係数が正となる。

以上において、液晶ユニット２６ａは、２枚の光透過性を有する要素基板、すなわち対向基板７２及び防塵基板７４ａを含むものとしたが、液晶ユニット２６ａは、３枚以上積層された光透過性を有する要素基板を含むものとできる。この場合も、上述の積和演算値Ｃ１又は同様の以下に説明する積和演算値Ｃ１´を、０±８．５×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内、好ましくは０±３×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内となるようにする。さらに、上述の積和演算値Ｃ２又は同様の以下に説明する積和演算値Ｃ２´を、０±１２×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内、好ましくは０±４．５×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内となるようにする。これにより、液晶ユニット２６ａによる表示むらの発生を低減することができる。以上において、積和演算値Ｃ１´は、以下の式（３）により与えられる。
Ｃ１´＝Σ（ｄｋ・αｋ） … （３）
ｄｋは各要素基板の厚み、
αｋは各要素基板の熱膨張係数、
ｋは１からｍ（ｍは要素基板の総数）まで増加
また、積和演算値Ｃ２´は、以下の式（４）により与えられる。
Ｃ２´＝Σ（ｎｋ・ｄｋ・αｋ） … （４）
ｎｋは各要素基板の屈折率、
ｄｋは各要素基板の厚み、
αｋは各要素基板の熱膨張係数、
ｋは１からｍ（ｍは要素基板の総数）まで増加

また、液晶ユニット２６ａに組み込まれる、対向基板７２、入射側防塵基板７４ａ等の光透過性を有する要素基板が３枚以上である場合において、これらの要素基板に関して厚み及び熱膨張係数の積を相互に比較した場合に、正の最大値がＰｐであり、負の最小値がＰｍであるときに、最大値差ＤＭが下記条件
ＤＭ＝｜Ｐｐ｜−｜Ｐｍ｜≦９×１０^−７〔ｍｍ／Ｋ〕 … （５）
を満たすようにすることによっても、表示むらの抑制効果が得られる。つまり、最大値差ＤＭを比較的近い値に設定することで、正の最大値Ｐｐを示す光透過性を有する要素基板によって形成される位相差量と、負の最小値Ｐｍを示す光透過性を有する要素基板によって形成される位相差量とを比較的均衡させることができ、表示むらの発生を抑制することができる。

以上では、図２等に基づいてＢ光用の液晶ライトバルブ２５ａの構造及び機能を説明したが、Ｒ光用の液晶ライトバルブ２５ｃも、Ｂ光用の液晶ライトバルブ２５ａと同様の構造及び機能を有する。つまり、図２等に示すように、偏光ビームスプリッタ５５ｃによって、Ｓ偏光のみを選択的に反射させ、液晶ユニット２６ｃの変調によってＳ偏光からＰ偏光に変化させ、再度偏光ビームスプリッタ５５ｃによって、Ｐ偏光のみを選択的に透過させる。そして、偏光ビームスプリッタ５５ｃを直進した変調光を１／２波長板５８ｐに通すことで、液晶ライトバルブ２５ｃから射出される変調光をＳ偏光状態の射出光ＬＯとすることができる。この際、液晶ライトバルブ２５ｃの液晶ユニット２６ｃを構成する光透過性の光透過性を有する要素基板７２，７４ａの厚み、熱膨張係数等を適宜設定することで、意図しない位相差の発生を防止し、表示むらの発生を抑制することができる。

Ｇ光用の液晶ライトバルブ２５ｂも、図２等に示すように、Ｂ光用の液晶ライトバルブ２５ａ等と基本的に同様の構造及び機能を有するが、１／２波長板５８ｐを有しない点が異なっている。この場合、偏光ビームスプリッタ５５ｂによって、Ｓ偏光のみを選択的に透過させ、液晶ユニット２６ｂの変調によってＳ偏光からＰ偏光に変化させ、再度偏光ビームスプリッタ５５ｃによって、Ｐ偏光のみを選択的に透過させる。これにより、液晶ライトバルブ２５ｂから射出される変調光をＰ偏光状態の射出光ＬＯとすることができる。この際、液晶ライトバルブ２５ｂの液晶ユニット２６ｂを構成する光透過性の光透過性を有する要素基板７２，７４ａの厚み、熱膨張係数等を適宜設定することで、意図しない位相差の発生を防止し、表示むらの発生を抑制することができる。

図１に戻って、クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成光学系に相当するものであり、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対のダイクロミラー２７ａ，２７ｂが形成されている。両ダイクロミラー２７ａ，２７ｂは、特性が異なる誘電体多層膜で形成されている。すなわち、一方の第１ダイクロミラー２７ａはＢ光を反射し、他方の第２ダイクロミラー２７ｂはＲ光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、液晶ライトバルブ２５ａからの変調後のＢ光を第１ダイクロミラー２７ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ２５ｂからの変調後のＧ光を第１及び第２ダイクロミラー２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ２５ｃからの変調後のＲ光を第２ダイクロミラー２７ｂで反射して進行方向左側に射出させる。なお、既に説明したように、第１及び第２ダイクロミラー２７ａ，２７ｂは、紙面に垂直なＳ偏光状態のＢ及びＲ光を反射し、両ダイクロミラー２７ａ，２７ｂは、紙面に平行なＰ偏光状態のＧ光を透過させる。これにより、クロスダイクロイックプリズム２７におけるＢＧＲ光の合成効率を高めることができ、色ムラの発生を抑えることができる。

投射レンズ２９は、投射部又は投射光学系として、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投射する。つまり、各液晶ユニット２６ａ〜２６ｃに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクター１０によれば、これに組み込まれた電気光学表示装置すなわち液晶ユニット２６ａ，２６ｂ，２６ｃにおいて、対向基板７２、透光性基板である防塵基板７４ａ等を含んで構成される複数の光透過性を有する要素基板の熱膨張係数の値のうち、いずれか１つ以上が負であり、いずれか１つ以上が正であるので、負の熱膨張係数の要素基板内に温度分布等に起因して発生した歪みによって通過光に与えられる位相差と、正の熱膨張係数の要素基板内に温度分布等に起因して発生した歪みによって通過光に与えられる位相差とが互いに相殺するように作用する。これにより、個々の光透過性を有する要素基板７２，７４ａの歪み低減によって達成される位相差低減の効果よりも、複数の光透過性を有する要素基板７２，７４ａ全体によって達成される位相差低減の効果を大きくすることができ、液晶ユニット２６ａ，２６ｂ，２６ｃの表示むらをより抑制することができる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の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。

すなわち、上記実施形態では、液晶ユニット２６ａ，２６ｂ，２６ｃにおいて、液晶パネル８０の外側に透光性基板としての防塵基板７４ａとを配置しているが、液晶ユニットを構成する透光性基板として防塵基板７４ａ以外のものを配置することができる。具体的には、防塵基板７４ａに代えてカバーガラス、タッチパネル基板等を配置することができ、これらの光透過性を有する要素基板の熱膨張率、厚み等を調整することで、液晶ユニット（例えば車載用の直視型表示装置）による表示むらを低減することができる。

また、上記実施形態では、液晶パネル８０として、垂直配向型の液晶層７１を用いているが、ツイストネマティック型の液晶層７１を用いるものとできる。

また、上記実施形態では、対向基板７２、防塵基板７４ａ等の形状を長方形としているが、これらの光透過性を有する要素基板７２，７４ａが正方形その他の形状を有していても、同様の効果が得られる。

上記実施形態では、偏光変換部材２１ｇで、レンズアレイ２１ｅから射出した光を例えば図１の紙面に垂直な第１偏光方向の直線偏光に変換し、クロスダイクロイックプリズム２７のダイクロミラー２７ａ及び２７ｂで反射されるＢ光及びＲ光用の液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｃの光射出側に１／２波長板５８ｐを配置したが、偏光変換部材２１ｇで、レンズアレイ２１ｅから射出した光を例えば図１の紙面に平行な第２偏光方向の直線偏光に変換し、クロスダイクロイックプリズム２７のダイクロミラー２７ａ，２７ｂを透過するＧ光用の液晶ライトバルブ２５ｂの光射出側または光入射側に１／２波長板を配置してもよい。この際、例えば偏光ビームスプリッタ５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、変調光を反射によって分岐するものとする。

上記実施形態のプロジェクター１０では、光源装置２１を、光源ランプ２１ａ、一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅ、偏光変換部材２１ｇ、及び重畳レンズ２１ｉで構成したが、レンズアレイ２１ｄ，２１ｅ等については省略することができ、光源ランプ２１ａも、ＬＥＤ等の別光源に置き換えることができる。

上記実施形態では、３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを用いたプロジェクター１０の例のみを挙げたが、本発明は、１つ又は２つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクター、或いは、４つ以上の液晶ライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。

上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行なうリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。

１０…プロジェクター、 ２１…光源装置、 ２１ｇ…偏光変換部材、 ２３…色分離導光光学系、 ２３ａ，２３ｂ…ダイクロイックミラー、 ２５…光変調部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶ライトバルブ、 ５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…偏光ビームスプリッタ、 ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…液晶ユニット、 ２７…クロスダイクロイックプリズム、 ２９…投射レンズ、 ７１…液晶層、 ７２…対向基板、 ７３…駆動基板、 ７２，７４ａ…光透過性を有する要素基板、 ７４ａ…防塵基板、 ７５…共通電極、 ７６，７８…配向膜、 ７７…反射画素電極、 ８０…液晶パネル、 ＬＩ…入射光、 ＬＯ…射出光、 ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光路、 ＰＰ…画素部分、 ＳＡ…システム光軸

Claims (3)

1. 液晶を挟んで対向させた反射層を設けた駆動基板及び対向基板を有する反射型の液晶パネルと、前記対向基板の外側に配置される透光性基板とを備える電気光学表示装置であって、
   前記対向基板及び前記透光性基板を少なくとも含む複数の要素基板の熱膨張係数の値のうち、いずれか１つ以上が負であり、前記複数の要素基板の熱膨張係数の値のうち、いずれか１つ以上が正であり、
   前記対向基板及び前記透光性基板の熱膨張係数を、それぞれα１及びα２とし、前記対向基板及び前記透光性基板の屈折率を、それぞれｎ１及びｎ２とし、前記対向基板及び前記透光性基板の厚みの値を、それぞれｄ１及びｄ２として、
   屈折率ｎ１及びｎ２が１．５±０．１の範囲内にあり、
   厚みと熱膨張係数との積和演算値ｄ１・α１＋ｄ２・α２が、０±９×１０ ^−７ 〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内にあり、
   屈折率と、厚みと、熱膨張係数との積和演算値ｎ１・ｄ１・α１＋ｎ２・ｄ２・α２が、０±５×１０ ^−７ 〔ｍｍ／Ｋ〕の範囲内にある電気光学表示装置。
2. 厚みと熱膨張係数との積和演算値ｄ１・α１＋ｄ２・α２が、０±４×１０^−７〔ｍｍ
   ／Ｋ〕の範囲内にある、請求項１に記載の電気光学表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の少なくとも１つ以上の電気光学表示装置と、
   前記少なくとも１つ以上の電気光学表示装置を照明する照明装置と、
   前記少なくとも１つ以上の電気光学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ー。

Images