JPH08262392A

JPH08262392A - 液晶パネル及び液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JPH08262392A
Application number: JP7063079A
Authority: JP
Inventors: Takio Okuda; 滝夫奥田; Yasuto Nai; 康人名井; Teruo Miyamoto; 照雄宮本; Yuuzou Oodoi; 雄三大土井; Masaya Mizunuma; 昌也水沼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】光の変調と光路の変更が同時に行える液晶パ
ネルを得る。【構成】ベース基板１の上にベース電極２ａ，２ｂ，
２ｃを配置する。ベース電極２ａ，２ｂ，２ｃとＴＮ型
液晶５の間に多層膜からなる偏光分離部６を配置する。
入射光７は透明基板４および透明電極３を通過して、Ｔ
Ｎ型液晶５により変調を受けた後、偏光分離部６を通過
する。あるいは偏光分離部６により反射される。入射光
７は４５度の入射角で入射するため、反射光も４５度の
反射角で出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶を利用した液晶
パネルに関するものである。また、この発明は液晶パネ
ルを利用した液晶プロジェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来例１．光変調に用いられている液晶パネルについて
説明する。図３０及び図３１は、９０度ねじれネマティ
ック（ＴＮ）液晶パネル（ＴＮ−ＬＣＤ）の動作説明図
である（参考文献：カラー液晶ディスプレイ、産業図書
株式会社、小林駿介著、平成２年１２月１４日初版、ｐ
１）。図３０は、液晶パネルの印加電圧オフ（＝０）の
時に、入射した光の内偏光板（又は偏光子）により配向
膜のラビング方向Ｐに沿った偏光光のみが通過し、か
つ、９０度ねじれたラビング方向Ａを持つ出射側の配向
膜と偏光板（又は偏光子、検光子）を通り抜けているこ
とを示している。逆に、図３１は、液晶パネルの印加電
圧オンの場合を示し、入射した光は出射側の偏光板（も
しくは偏光子又は検光子）でさえぎられる（ブロックさ
れる）ことを示している。なお、このＴＮの説明は、直
線偏光の状態を保ったまま偏光方向を制御する一例の説
明である。なお、ネマティック液晶にも、単純ネマティ
ック、垂直配列ネマティック、超ねじれネマティックな
どがある。

【０００３】ＴＮ液晶パネルの入射光として必要な偏光
光を得るためには、偏光子が必要であるが、偏光子に最
も一般的に利用されているのが偏光膜である。ところ
が、偏光膜は、光源からくるＰ波かＳ波のいずれか一方
の光を吸収するので、液晶パネルによる光変調手段の画
像形成に寄与する光量は５０％以下で、明るい画像が得
られ難いという問題があった。更に、偏光膜を装着し、
偏光子により吸収された光が熱に変換されて偏光膜の温
度を上昇させるため、偏光子が劣化し易いという問題が
あった。具体的には、液晶パネルが５００万ルクスまで
耐えられる性能であるのに対して、偏光子は１００万ル
クスまでしか耐えられない。画質を向上させるために
は、液晶パネルの限界まで光を照射することが望まし
い。しかし、偏光膜の耐熱性能がネックになっており、
液晶パネルの限界まで光を照射することができなかっ
た。

【０００４】図３２は従来の液晶パネルの構成を示す図
である。図３２はＴＮ型液晶パネルの場合を示してい
る。このＴＮ型液晶パネルは、ＴＮ液晶分子の配向が印
加した電圧で変化し光をコントロールする。このため９
０度方向を変えた２枚の偏光板が必要となる。電源がＯ
ＦＦの場合には、光が透過し、電源がＯＮの場合には、
光が透過しない。このように、電源がＯＦＦの状態で光
が透過し、明るくなる場合をノーマリーホワイトと呼
ぶ。一方、電源がＯＦＦの場合に光が透過しない場合を
ノーマリーブラックと呼ぶ。図３２に示す場合は、電源
がＯＦＦされている場合に光が透過するためノーマリー
ホワイトの液晶パネルを示している。

【０００５】図３３は、従来の液晶プロジェクタの構成
を示す図である。主要な光学系は、光源１０（メタルハ
ライドランプ）、コンデンサレンズ１２、クロスダイク
ロイックミラーと称される＋字に置かれた２枚のダイク
ロイックミラー３６及び３７、３枚の赤、緑、青色用液
晶パネル３０，３１，３２、ダイクロイックプリズム４
５、投写レンズ５０等からなっている。

【０００６】動作は、以下のようである。光源１０に用
いられているメタルハライドランプの白色光１００は、
ダイクロイックミラー３６及び３７からなるクロスダイ
クロイックミラーによって、先ずＲ，Ｇ，Ｂの三原色光
１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに分離される。この内、
ＲとＢの光線は、単純反射ミラー２０，２３，２４，２
５によって、一回の反射で９０度曲げられてダイクロイ
ックプリズム４５に向かう。これに対してＧの光線は、
一度も単純反射ミラーを経ることなしに、ＲとＢより短
い光路でダイクロイックプリズム４５に向かって直進す
る。ダイクロイックプリズム４５の入口には、それぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画像を個別表示する３枚の液晶パネ
ル３０，３１，３２が設置されているので、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の光はそれぞれのパネルに入射する。そして、３枚の液
晶パネルで個別に変調、透過されたＲ，Ｇ，Ｂの光は、
ダイクロイックプリズム４５で合成され、プロジェクシ
ョンレンズ５０によりスクリーン上に拡大投写される。

【０００７】従来例２．ポリマー分散型液晶パネルは、
前述したような偏光子を必要としない液晶パネルであ
る。この方式は、ポリマーに分散したネマティック液晶
の球状小滴中の液晶分子の配列を電界によって変化さ
せ、それによる屈折率の変化を応用するものである。電
界の印加されていないオフ状態では、液晶の光軸は図３
４のように、不規則に配向し、透過光は乱反射され不透
明白色を示す。電界が印加されたオン状態では、小滴の
光軸が図３５のように電界方向に配列し、液晶の屈折率
が均一になるので、散乱が減少してほぼ透明になる（参
考文献：液晶ディスプレイのすべて、株式会社工業調査
会、佐々木昭夫／苗村省平編著、１９９４年４月２２日
初版、ｐ３２）。図３６あるいは図３７のような構成に
すると、投写光の平行度が高い場合には、高コントラス
トの変調光が得られる（参考文献：次世代液晶ディスプ
レイ技術、株式会社工業調査会、内田龍男編著、１９９
４年１１月１日初版、ｐ２２９，ｐ２３１）。図３６の
場合は透過型のポリマー分散型液晶パネルを用いた液晶
プロジェクタを示している。図３７の場合は反射型のポ
リマー分散型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを示
している。

【０００８】図３６の場合は、透過型であるためポリマ
ー分散型液晶パネルに対して光をパネル垂直方向から入
射させ、パネル垂直方向に出射することができる。しか
し、図３７の場合は反射型であるため、ポリマー分散型
液晶パネルに対して垂直に光を入射した場合には、入射
経路と同じ経路を辿って光が反射されてしまう。ポリマ
ー分散型液晶パネルは前述したように、偏光子を必要と
していないため、入射光と反射光は同じ偏光方向を有し
ている。従って入射光と反射光を分離するための偏光ビ
ームスプリッターを用いることができない。このような
理由から反射型ポリマー分散型液晶パネルを用いる場合
には、入射光にある程度の入射角θを設け、入射光と出
射光の間に角度をつけるようにしている。この角度を小
さくすると、反射型液晶パネルに対して並行度の高い光
を垂直に入射することになるので、より明るい画面を得
ることができるが、この角度を０にすることはできな
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶プロジェク
タを構成する場合は、光路を設定するためにミラー２
０，２３，２４，２５を用いていた。また、従来は液晶
パネルを用いる場合は、透過型の液晶パネルあるいは反
射型の液晶パネルを光変調用に用いるだけであり、液晶
パネルを用いて光路を変更するという場合が存在しなか
った。このように光路を設定する部品すると、光を変調
する部品とがそれぞれ別個に分かれて存在しているた
め、液晶プロジェクタの部品点数が多くなり、構造が複
雑になるという問題点があった。

【００１０】また、従来のポリマー分散型液晶パネルを
用いる場合は、偏光子を必要としないため、明るい画面
を生成できるという特徴があるが、如何にして並行性の
良い光を入射させるかという課題があった。特に反射型
のポリマー分散型液晶パネルを用いた場合には、斜め入
射方式を用いなければならない。並行性の良い光を入射
させても斜めに入射させなければならず、ポリマー分散
型液晶パネルに最も重要である並行光線の垂直入射を妨
げる結果となっていた。

【００１１】また、従来のポリマー分散型液晶パネルを
用いる場合は、斜め入射方式を用いなければならため、
クロスダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッター
と直接協働した光学系を作ることができなかった。

【００１２】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、光の変調と光路の変更が行
える液晶パネルを得ることを目的とする。

【００１３】また、この発明は反射型ポリマー分散型液
晶パネルを用いた場合においても、パネルに対して垂直
方向から光線を入射することができる、ポリマー分散型
液晶パネルを得ることを目的とする。また、これらの液
晶パネルを用いた改良された液晶プロジェクタを得るこ
とを目的とする。

【００１４】また、この発明は反射型ポリマー分散型液
晶パネルを用いた場合においても、クロスダイクロイッ
クミラーや偏光ビームスプリッターとあわせた光学系を
もつ液晶プロジェクタを得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶パネル
は、以下の要素を有することを特徴とする。（ａ）ベースとなるベース基板、（ｂ）上記ベース基板
の片面に設けられたベース電極、（ｃ）上記ベース基板
のベース電極側に上記ベース基板に対向して設けられた
透明基板、（ｄ）上記透明基板のベース電極に対向する
側に設けられ、上記ベース電極との間で電界を発生させ
る透明電極、（ｅ）上記ベース電極と上記透明電極の間
に設けられ、上記電界により光の偏光方向を変化させる
液晶、（ｆ）上記液晶を通過した光を入射し、光の偏光
方向に基づいて光を通過反射させる偏光分離部。

【００１６】上記偏光分離部は、上記ベース電極と上記
液晶の間に設けられ、上記ベース電極は、上記偏光分離
部を通過した光を吸収する光吸収型電極であることを特
徴とする。

【００１７】上記ベース基板は、上記偏光分離部を通過
した光を吸収する光吸収型基板であることを特徴とす
る。

【００１８】上記液晶は、ツイステッドネマティック液
晶であることを特徴とする。

【００１９】上記入射光は、所定の入射角で液晶に入射
し、上記入射光の入射角は、３５度〜５５度であること
を特徴とする。

【００２０】上記入射光の入射角は、４５度であること
を特徴とする。

【００２１】上記入射光は、偏光方向が直交する直線偏
光光であるＰ波とＳ波の光のいずれかであり、上記液晶
は、電界を印加された時、光の偏光方向を変化させず、
電界を印加されない時に光の偏光方向をその偏光方向と
直交する偏光方向に変化させ、上記偏光分離部は、Ｐ波
を通過させ、Ｓ波を反射する多層膜を有していることを
特徴とする。

【００２２】上記ベース電極の少なくとも一辺の長さを
上記液晶の厚さの２倍以上とすることを特徴とする。

【００２３】上記ベース電極の配置の間隔を少なくとも
上記液晶の厚さ以上とすることを特徴とする。

【００２４】この発明の液晶プロジェクタは、以下の要
素を有することを特徴とする。（ａ）光を出力する光源、（ｂ）上記光源から出力され
た光から所定の偏光方向を持つ光を分離する光分配器、
（ｃ）上記光分配器により分離された光を入射光として
３５度〜５５度の入射角で入力し、第１の偏光方向を持
つ光を通過させ、第２の偏光方向を持つ光を反射させ、
反射した光を出射光として３５度〜５５度の出射角で出
力する液晶パネル。

【００２５】上記光分配器は、偏光方向が直交する直線
偏光光であるＰ波とＳ波を分離し、上記液晶パネルは、
Ｐ波とＳ波のいずれかを入力して偏光方向を変化させる
とともに、Ｐ波を通過させ、Ｓ波を反射する偏光分離部
を備えたことを特徴とする。

【００２６】上記液晶パネルがＳ波を入力する場合、上
記光分配器とＳ波を入力する液晶パネルとの間にＳ波を
Ｐ波に変換する１／２波長板を備えたことを特徴とす
る。

【００２７】上記液晶パネルとして、Ｐ波を入力する第
１の液晶パネルと、Ｓ波を入力する第２の液晶パネルを
備え、更に、上記第１と第２の液晶パネルからの出射光
をそれぞれ入力して合成する光合成器を備えたことを特
徴とする。

【００２８】上記光分配器と第２の液晶パネルとの間
に、Ｓ波をＰ波に変換する１／２波長板を備え、上記光
合成器と第１の液晶パネルとの間に、Ｐ波をＳ波に変換
する１／２波長板を備えたことを特徴とする。

【００２９】上記液晶パネルは、偏光分離部を備えた液
晶パネルであることを特徴とする。

【００３０】この発明の液晶プロジェクタは、以下の要
素を有することを特徴とする。（ａ）光の散乱と透過を電界の印加により制御する分散
型液晶を用いた反射型の液晶パネル、（ｂ）上記液晶パ
ネルの入出射光の光路に設けられた１／４波長板。

【００３１】上記液晶プロジェクタは、更に、光を出力
する光源と、光源から出力された光を入力して所定の偏
光面を持つ光を分離し、分離した光を上記１／４波長板
を介して上記液晶パネルに出力するとともに、上記液晶
パネルからの反射光を上記１／４波長板を介して入力
し、上記光源からの光の光路とは異なる光路で反射光を
出力する偏光ビームスプリッターを備えたことを特徴と
する。

【００３２】上記偏光ビームスプリッターは、偏光面が
直交するＰ波とＳ波を分離し、上記液晶パネルと１／４
波長板は、Ｐ波とＳ波に対してそれぞれ設けられ、上記
偏光ビームスプリッターは、各液晶パネルと１／４波長
板からの反射光を入力して合成することを特徴とする。

【００３３】上記液晶プロジェクタは、更に、偏光ビー
ムスプリッターにより分離された光を入力し、異なる波
長の光に分離するとともに、異なる波長の光を入力して
合成するフィルタを備え、上記液晶パネルを異なる波長
の光に対応させて設けるとともに、上記１／４波長板と
上記フィルタと各液晶パネルの間に設けたことを特徴と
する。

【００３４】この発明の液晶プロジェクタは、以下の要
素を有することを特徴とする。（ａ）光の散乱と透過を電界の印加により制御する分散
型液晶を用いた反射型の液晶パネル、（ｂ）光を入力し
て所定の偏光面を持つ光を分離し、分離した光を上記液
晶パネルに出力するとともに、上記液晶パネルからの反
射光を入力し、反射光を出力する偏光ビームスプリッタ
ー、（ｃ）上記偏光ビームスプリッターを介して、上記
液晶パネルに対して所定の入射角θ（θ≠０）で光を照
射する光源、（ｄ）上記偏光ビームスプリッターから出
力された反射光を投写する投写レンズ。

【００３５】上記偏光ビームスプリッターは、偏光面が
直交するＰ波とＳ波を分離し、上記液晶パネルは、Ｐ波
とＳ波に対してそれぞれ設けられ、上記偏光ビームスプ
リッターは、各液晶パネルからの反射光を入力して合成
することを特徴とする。

【００３６】上記液晶プロジェクタは、更に、偏光ビー
ムスプリッターにより分離された光を入力し、異なる波
長の光に分離するとともに、異なる波長の光を入力して
合成するフィルタを備え、上記液晶パネルを異なる波長
の光に対応させて設けるとともに、上記光源は、各液晶
パネルに対して入射角θの光を照射することを特徴とす
る。

【００３７】上記入射角θは、５度以内であることを特
徴とする。

【００３８】

【作用】この発明の液晶パネルは、液晶パネルの中に偏
光分離部を備えている。偏光分離部はある偏光方向の光
を通過させ、他の偏光方向の光を反射させる。このよう
に、この発明の液晶パネルは液晶を用いて光の変調を行
なうとともに、偏光分離部を用いて入射した光を反射さ
せることにより、光路を変更する。

【００３９】またこの発明はベース電極が光を吸収する
ので、偏光分離部を通過した光を吸収する。

【００４０】またこの発明のベース基板が光を吸収する
ので、偏光分離部を通過した光を吸収する。

【００４１】またこの発明の液晶はツイステッドネマテ
ィック液晶であり、液晶プロジェクタに用いられている
一般的な液晶パネルに対して本発明を適用することがで
きる。

【００４２】偏光分離部は入射角に依存した特性を持
ち、偏光分離部のもつ特性が生かされる角度の範囲内で
光を入射させることにより、効率良い反射光を得ること
ができる。その角度は３５度〜５５度であることが望ま
しい。その結果入射光と反射光が異なる経路をとること
ができ、光路を変更することができる。

【００４３】上記入射角が４５度である場合には、入射
光と出射光は９０度光路を変更されることになる。

【００４４】上記液晶パネルは、直線偏光光であるＰ波
とＳ波のいずれかを入射することができる。従って、液
晶パネルに入射する光をＰ波あるいはＳ波にしておくこ
とにより、この発明の液晶パネルを用いてＰ波あるいは
Ｓ波の変調と光路の変更を同時に行なうことができる。

【００４５】また、この発明のベース電極は、液晶の厚
さに比べて２倍以上になっているため、入射光が４５度
の角度をもって入射された場合、反射光を出力すること
ができる。

【００４６】また、この発明のベース電極の配置の間隔
は、液晶の厚さ以上になっているため、入射光および反
射光が隣接するベース電極に印加されている電圧の影響
を受けることが少ない。

【００４７】この発明の液晶プロジェクタは、液晶パネ
ルに対して入射光を所定の角度で入射して反射させるも
のである。したがって、液晶パネルにより光の変調を行
なうとともに、光路を変更することができる。

【００４８】この発明の液晶プロジェクタは、光分配器
がＰ波とＳ波を分離し、分離したＰ波とＳ波のいずれか
を液晶パネルに入力する。液晶パネルは偏光分離部によ
り、Ｐ波を通過させ、Ｓ波を反射させる。液晶パネルは
入力したＰ波あるいはＳ波を変調して、Ｓ波あるいはＰ
波に偏光する。このように液晶の作用と偏光分離部の作
用が共働して働くことにより、光の変調と光の反射を同
時に行なう。

【００４９】また、Ｐ波を通過させＳ波を反射させる偏
光分離部を備えている液晶パネルに対して、Ｓ波を入射
させる場合、１／２波長板を備えることにより、Ｓ波を
Ｐ波に変換することができる。

【００５０】また、光分配器により分離されたＰ波とＳ
波がそれぞれ第１の液晶パネルと第２の液晶パネルに入
力され、変調されるとともに、光路を変更されて光合成
器に入力される。このようにして光が無駄なく利用され
る。

【００５１】また、第１と第２の液晶パネルの両方に、
Ｐ波を通過させＳ波を反射する偏光分離部を備えている
場合、光分配器と第２の液晶パネルの間に、Ｓ波をＰ波
に変換する１／２波長板を備えることにより、Ｐ波を第
２の液晶パネルに入力することができる。また、光合成
器と第１の液晶パネルの間にＰ波をＳ波に変換する１／
２波長板を備えることにより、第１の液晶パネルから出
力されたＰ波をＳ波に変換することができる。このよう
にして、光合成器には、第１の液晶パネルから出力され
たＳ波と１／２波長板から出力されたＰ波が入力される
ことになり、Ｐ波とＳ波を合成することが可能になる。

【００５２】前述した液晶プロジェクタに用いる液晶パ
ネルは、先に述べた変更分離部を備えた液晶パネルによ
り実現することができる。

【００５３】この発明の液晶プロジェクタは、分散型液
晶を用いた反射型液晶パネルに対して、１／４波長板を
備えたものである。光が１／４波長板を２度通過するこ
とにより、１／２波長板を通過した場合と同じ効果を受
け、結果として偏光方向が９０度回転することになる。
このようにして、分散型液晶を用いた反射型液晶パネル
を用いた場合で、かつ、パネルの面に対して垂直に光を
入射した場合でも、入射光と出射光の偏光方向が異なる
ことになり、入射光路と反射光路が全く同一の場合で
も、光を分離することが可能になる。

【００５４】この発明の液晶プロジェクタは、さらに偏
光ビームスプリッターを備えている。偏光ビームスプリ
ッターは所定の偏光方向を持つ光を分離して、１／４波
長板を介して分散型液晶パネルに入射させるとともに、
分散型液晶パネルからの反射光を１／４波長板を介して
入力し入射光とは異なる方向に分離する。

【００５５】上記偏光ビームスプリッターは、Ｐ波とＳ
波を分離し、その何れかを液晶パネルと１／４波長板に
入射する。液晶パネルと１／４波長板からの反射光は、
液晶パネルと１／４波長板に入射した入射光とは異なる
偏光面を持った光であるため、偏光ビームスプリッター
は入射光と反射光を分離することができる。

【００５６】また、この発明の液晶プロジェクタはさら
に、波長により光を分離するフィルタを備えており、カ
ラー画像を表示することができる。カラー画像を表示す
る場合には、各カラーに対応した液晶パネルと前述した
フィルタの間に１／４波長板を設け、各カラー毎の位相
変換を行なう。

【００５７】この発明の液晶プロジェクタは、反射型の
ポリマー分散型液晶パネルに対して、所定の入射角θを
持った光を入射させる。ポリマー分散型液晶パネル及び
偏光ビームスプリッターは、所定の範囲の許容角度を有
しており、その許容角度の範囲内で光を入射することに
より、ポリマー分散型の液晶パネルと偏光ビームスプリ
ッターの組み合わせにより、入射光と反射光の経路を変
えることができる。

【００５８】また、上記偏光ビームスプリッターは、Ｐ
波とＳ波を分離し、再びＰ波とＳ波を合成するので、ポ
リマー分散型液晶パネルを偏光ビームスプリッターに対
して複数配置して画像を合成することができる。

【００５９】更に、この発明は、ダイクロイックミラー
等のフィルタを備え、Ｓ波かＰ波を各色の光に分離して
ポリマー分散型の液晶パネルにより変調した後、合成す
ることができる。このようなフィルタを用いた場合で
も、全ての液晶パネルに対して入射角θの光を照射する
ことにより、入射光と反射光の経路を変えることができ
る。

【００６０】上記入射角は５度以内であり、入射角が５
度以内であることにより、偏光ビームスプリッターやダ
イクロイックミラー、ポリマー分散型液晶パネルの特性
を劣化させずに、画像の生成を行うことができる。

【００６１】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の液晶パネルの概略構成を
示す図である。図１は９０度ツイステッドネマティック
液晶（ＴＮ液晶）を用いた液晶パネルの側面を示す図で
ある。この実施例の特徴は、４５度の入射角を持って入
射光を入射させる点と、液晶パネルが多層膜を有してい
る点である。入射光としては、白色光線から互いに直交
する偏光面を有する直線偏光光であるＰ波あるいはＳ波
を用いることができる。多層膜は例えばＰ波を通過さ
せ、Ｓ波を反射させる特性を持っている。

【００６２】図２は、この発明の液晶パネルの詳細を示
す図である。図において、１はベース基板、２ａ，２
ｂ，２ｃはベース電極、３は透明電極、４は透明基板、
５はＴＮ型液晶、６は多層膜からなる偏光分離部、７は
入射光、８は反射光である。ベース電極２ａ，２ｂ，２
ｃはベース基板１の上に蒸着あるいは塗布等の処理をさ
れることにより生成される。ベース電極２と透明電極３
の間に電界を発生させることにより、ＴＮ型液晶５の配
向方向が変化し、光の偏光方向を変化させる。透明基板
４はガラス基板により作成される。入射光７は、液晶パ
ネルに対して４５度の入射角をもって入射する。従っ
て、反射する場合には４５度の反射角をもって反射され
る。また、この実施例においては、ＴＮ型液晶の厚さ
（セルギャップ）を５マイクロメートルとし、ベース電
極の長さを３０マイクロメートルとしている。

【００６３】図３はこの実施例の動作を示す図である。
図３に示す場合は、液晶パネルがＰ波を入力する場合を
示している。またベース電極２ａと透明電極３との間に
電界を発生させている。一方ベース電極２ｂはＯＦＦの
状態であり、ベース電極２ｂと透明電極３の間には電界
が発生していない。この実施例ではＴＮ型液晶５は電圧
が印加されている場合、偏光面を変換させず、電圧が印
加されていない場合に偏光面を９０度変化させるものと
する。

【００６４】以上のような状態で、Ｐ波が入力される
と、電圧が印加されているベース極２ａの部分において
は、Ｐ波はそのままＴＮ型液晶５を通過する。通過した
Ｐ波は偏光分離部６を通過し、ベース電極２ａに到達す
る。ベース電極２ａは光を吸収する材料で構成されてお
り、入射したＰ波を吸収する。一方、電圧が印加されて
いないベース極２ｂの部分に入射した入射光はＴＮ型液
晶５によりＰ波からＳ波に変更される。Ｐ波からＳ波に
変更された光が偏光分離部６に到達すると、偏光分離部
はＳ波を反射するように構成されているため、到達した
Ｓ波を反射する。Ｓ波は再びＴＮ型液晶によりＳ波から
Ｐ波に変更されて反射光として出力される。

【００６５】図４は、この実施例の液晶パネルがＳ波を
入力する場合を示している。Ｓ波が電圧を印加されたベ
ース電極２ａ部分に入力する場合には、Ｓ波はＴＮ型液
晶５により、何等変化を受けず、偏光分離部６に到達す
る。偏光分離部６はＳ波を反射するように構成されてい
るため、Ｓ波は反射され出力光となる。一方、電圧が印
加されていないベース電極２ｂの部分に入力されたＳ波
はＴＮ型液晶５により、偏光面を変化させられ、Ｓ波か
らＰ波に変化する。Ｓ波からＰ波に変化した光が、偏光
分離部６に到達すると、偏光分離部６はＰ波を通過させ
るように構成されているため、Ｐ波はベース電極２ｂに
到達する。ベース電極２ｂは、光を吸収するような材料
で構成されているためＰ波は吸収される。

【００６６】前述したように、ベース電極は光を吸収す
るような材料を用いて構成されている。また、ベース基
板１も光を吸収するような材料により構成されているこ
とが望ましい。ベース電極２ａ，２ｂ，２ｃの間に入射
した光をベース基板１により吸収するためである。この
ようにして偏光分離部６を通過した光は、ベース電極及
びベース基板により吸収される。

【００６７】図５は前述した図３および図４の動作をま
とめたものである。図５に示すように、入射光がＰ波の
場合、電圧のＯＮ，ＯＦＦに従い、反射光がない場合と
ある場合が存在する。同様に入射光がＳ波の場合、電圧
のＯＮ，ＯＦＦにより反射光がある場合とない場合が存
在する。このようにしてこの実施例の液晶パネルは光を
変調すると共に、所定の入射角を持った入射光を反射さ
せることにより光路を変更させるものである。

【００６８】次に前述した実施例による液晶パネルに関
するシミュレーション結果について説明する。図６はシ
ミュレーションを実行した場合の構成を示す図である。
図６において１００はランプ、１０１は分離用偏光ビー
ムスプリッター、１０２はこの実施例による反射型液晶
パネル、１０３は同じくこの実施例による反射型液晶パ
ネル、１０４は合成用偏光ビームスプリッター、１０５
は反射ミラー、１０６は投写レンズである。反射型液晶
パネル１０２は例えば輝度用の液晶パネルとして用いる
ことができる。また反射型液晶パネル１０３は例えばカ
ラー用液晶パネルとして用いることができる。分離用偏
光ビームスプリッター１０１はランプ１００から放射さ
れた白色光をＰ波とＳ波に分離する。分離されたＰ波と
Ｓ波は反射型液晶パネル１０２と１０３により変調を受
けるとともに角度を変更され、合成偏光ビームスプリッ
ター１０４に入力される。合成偏光ビームスプリッター
１０４はＰ波とＳ波を合成し、画像を生成する。反射ミ
ラー１０５は光を反射し、投写レンズ１０６へ光を入力
する。このような構成にもとづいて、以下のようなシミ
ュレーションを行った。まず計算パラメータについて説
明する。

【００６９】「計算パラメータ」液晶：Δｎ＝０．０９，ｎｏ＝１．４８８，ｎｅ＝
１．５７８液晶による光の吸収：無し（Δε＝５．１，ε０＝３．
８，εｅ＝８．９）基板：板厚１．１ｍｍ，ｎ＝１．５３、透過率９
４％多層膜：全入射角に対しＰ波−Ｓ波完全分離、損失無
しＰ波：完全透過Ｓ波：完全反射、位相シフト１８０度セル条件：セルギャップ５．３μｍ（垂直入射に対し
１ｓｔミニマム条件、５５０ｎｍ）ツイスト：９０度、プレチルト角：３度ラビング方向：図７（ａ）参照

【００７０】次に計算手順について説明する。「計算手順」１．液晶の配向の計算液晶の物性値（弾性定数、誘電率、粘度、ピッチ）と外
場（印加電圧）、セルギャップで決まる境界条件から弾
性エネルギーが最小となる液晶の配向状態求めた。液晶
層を２０層に分割し、各層内は均一に配向をしていると
した。２．光学特性（反射率）の計算上記１で分割した各層の入射光に対する屈折率および各
構成要素の屈折率、厚さ、多層膜の反射特性より拡張Ｊ
ｏｎｅｓマトリクス法を用いて各波長に対する反射率を
求めた。計算では光の入射角（ポーラーアングル）θ、
ラビング方向に対する方位角φを図７（ｂ）に示すよう
に定義した。光の反射は反射の法則（入射角＝反射角）
に従うとした。計算は入射角θが０度から８０度の範囲
で１０度ごとに行い、θ＝４５度の反射光強度は４０度
と５０度のデータを補間して求めた。また、θ＝４５度
について、方位角（アジマスアングル）φを０度から３
５０度の範囲で１０度おきに計算した。反射光強度は標
準の光Ｄ６５（ＪＩＳＺ８７２０）を用いたときの各
波長の反射率から、ＣＩＥ１９３１で定められた輝度
（ルミナンス）Ｌとして求めた。

【００７１】次にシミュレーションの結果について説明
する。「結果」入射角θ＝４５度の場合について、光の方位角
φを変えて計算を行った結果を示す。ここで示す反射輝
度は入射光を直線偏光とし、その輝度を１００％とした
ときの相対輝度である。１．入射光がＳ波の場合を図８〜図１０に示す。入射光
がＳ波の場合、反射輝度は通常の透過型ＴＮ−ＬＣＤの
ノーマリーブラックモードに相当する電圧依存性を示し
た。図８は方位角φ＝１７０度、図９は方位角φ＝３３
０度のときの反射輝度の電圧依存性である。図１０は反
射輝度の方位角φ依存性である。反射光強度は方位角φ
＝２７０度〜３００度付近で約８０％となり、最大値を
示した。このとき、暗状態の反射輝度は図１０に示すよ
うに数％程度有り、コントラスト比（Ｌｏｎ／Ｌｏｆ
ｆ）は１０以下になる。最大コントラストは方位角φ＝
１７０度のときに得られるが、飽和電圧は図９に示す方
位角φ＝３３０度の場合に比べ高い。また、方位角φ＝
１７０度における暗状態の輝度は１％程度、明状態の輝
度は６０％程度（コントラスト比で６０）で、高コント
ラスト比が期待できないことがわかった。

【００７２】２．入射光がＰ波の場合を図１１〜図１３
に示す。入射光がＰ波の場合、反射輝度は通常の透過型
ＴＮ−ＬＣＤのノーマリーホワイトモードに相当する電
圧依存性を示した。図１１は方位角φ＝１７０度、図１
２は方位角φ＝３５０度のときの反射輝度の電圧依存性
である。図１３は反射輝度の方位角φ依存性である。反
射輝度は方位角φ＝１７０度と方位角φ＝３５０度付近
で最大値（約９０％）を示した。方位角φ＝１７０度の
とき、暗状態の反射輝度は十数％で、コントラスト比が
低く、飽和電圧も高い事がわかった。方位角φ＝３５０
度のときは、暗状態の輝度が最小となり最大コントラス
ト比（ＭＡＸ２００）が得られた。これより、入射光が
Ｐ波の場合には高い光利用率、コントラスト比が期待で
きる事がわかった。

【００７３】入射光がＳ波の場合および入射光がＰ波の
場合について基本動作をまとめると以下のようになる。〈Ｓ波〉電圧ＯＮ →Ｓ波のまま多層膜に達して反射され、Ｓ波
で出射する（表示明）電圧ＯＦＦ→液晶の旋光性によりＰ波となり多層膜を透
過し、反射しない（反射光無し）（表示暗）〈Ｐ波〉電圧ＯＮ →Ｐ波のまま多層膜に達し、多層膜を透過す
る（反射光無し）（表示暗）電圧ＯＦＦ→液晶の旋光性により多層膜表面でＳ波とな
って反射され、Ｐ波で出射する（表示明）

【００７４】また、図６に示す構成の液晶プロジェクタ
の場合の反射光の明暗と電圧の関係を図１４に示す。図
１４において（）内の数値はランプ１００から出射し
た光の輝度を１００％とした場合の相対輝度を示してい
る。また、分離用偏光ビームスプリッター１０１と合成
用偏光ビームスプリッター１０４においては、光の分離
および合成を、光の損失なしに完全に行なうことを前提
にしている。図１４に示す場合は、例えば入射光がＳ波
の液晶パネル１０３の電圧がＯＦＦであり、入射光がＰ
波の液晶パネル１０２の電圧がＯＮである場合には、両
方の液晶パネルから出射される反射光が存在しないた
め、最も相対輝度が低い値を示している。また、入射光
がＳ波の液晶パネル１０３の電圧がＯＮであり、入射光
がＰ波の液晶パネル１０２の電圧がＯＮである場合に
は、入射光がＳ波の液晶パネル１０３からＳ波が出力さ
れるだけであり、この場合の相対輝度は３０％であるこ
とを示している。一方、液晶パネル１０３の電圧がＯＦ
Ｆであり、液晶パネル１０２の電圧がＯＦＦである場合
には、液晶パネル１０２からＰ波のみが出力される場合
を示しており、その相対輝度が４５％であることを示し
ている。Ｓ波のみが出力される場合（３０％）に比べて
Ｐ波のみが出力される場合（４５％）の方が大きな相対
輝度を示している。液晶パネル１０３の電圧がＯＮであ
り、液晶パネル１０２の電圧がＯＦＦである場合には、
Ｐ波とＳ波が両方合成されることになり、その相対輝度
は７５％である。

【００７５】次に以上のようなシミュレーションの結果
に対する考察を以下に述べる。「考察」１．入射光がＳ波の場合、暗（電圧オフ）状態で光の漏
れ（約１％）を生じる理由はＴＮ液晶の旋光能に波長分
散があるためで、多層膜に達した光が全波長にわたりＰ
波に変換されず、変換されなかった光が多層膜で反射さ
れる為であると考えられる。２．入射光がＰ波の場合は、電圧オフでは明状態であ
り、旋光分散は反射光の損失として現れるためコントラ
ストには大きな影響を与えない。３．入射光がＳ波の場合、明状態では電圧印加により液
晶分子が基板に対して垂直方向に配向するが入射光に対
しては複屈折効果が生じるため、一部がＰ波成分に変換
され、この分が損失となる。方位角φ＝１７０度の場合
この影響が顕著に出たものと思われる（反射輝度が６０
％）。４．入射光がＰ波の場合、電圧印加により液晶分子が垂
直に配向した状態では上記３．と同様に液晶の複屈折効
果により漏れ光が生じる。そのため反射強度が最小にな
る（〜０．４％）のは、入射光が複屈折効果を受けない
電圧（方位角φ＝３３０度の場合２．８Ｖ）になる。以上のように、４５度入射のＴＮ液晶を用いる場合、入
射光をＳ波とするとコントラストが低く、光利用率が低
下するため、システムには適さない事がわかった。

【００７６】次に上記シミュレーションに対する結論を
以下に述べる。「結論」１．ＴＮと多層膜の組み合わせによる４５度入射モード
は、入射光がＰ波の場合、４５度ＴＮ液晶を用いたＨＦ
Ｅ（ハイブリッド・フィールド・エフェクト）モードよ
り高い光利用率（〜８０％）、コントラスト比（２００
以上）が期待できる。２．入射光がＳ波の場合は暗状態で１％程度の反射があ
り高いコントラストが期待できない。従って、Ｓ波をこ
の実施例の液晶パネルに入射することがないようなシス
テムを考える必要がある。

【００７７】図１５は前述した入射光がＳ波の場合の欠
点を解決した液晶プロジェクタの一例を示す図である。
図において、１０７はＳ波を入力しＰ波を出力する１／
２波長板、１０８はＰ波を入力し、Ｓ波を出力する１／
２波長板である。１／２波長板１０７，１０８には光の
損失が存在する。１／２波長板の光の透過率は９０％で
あるため、１０％程度が損失となる。しかし、Ｓ波を直
接液晶パネル１０３に入力するよりは、１／２波長板１
０７を設け、液晶パネル１０３への入射光をＳ波からＰ
波にすることにより、前述したように入射光がＳ波の場
合は、高いコントラストが期待できないという欠点を解
決することができる。このように１／２波長板１０７を
用いることにより、ふたつの液晶パネル１０２および１
０３を同一の構成とした上に、高いコントラストを得る
ことができるＰ波を入射光とすることができる。１／２
波長板１０８は液晶パネル１０２から反射されてできた
Ｐ波をＳ波に変える。このようにして、合成用偏光ビー
ムスプリッター１０４はＳ波とＰ波を入力することがで
き、矛盾なく両方の光を合成することができる。

【００７８】図１６は液晶プロジェクタの他の構成を示
す図である。図１６に示す場合は、液晶パネル１０２を
用いる場合を示している。液晶パネル１０３は存在して
いない。このように液晶パネルを一つだけ用いるような
場合であってもかまわない。また、図１６に示す場合
は、輝度用の液晶パネル１０２を示しているが図１７に
示すようにカラー用の液晶パネルであってもかまわな
い。

【００７９】上記実施例においては、入射角が４５度で
ある場合を示したが、入射角は４５度に限る必要はな
い。偏光分離部６にある多層膜の特性が４５度で最適で
ある場合には、４５度を用いるのは望ましいが、多層膜
の特性によりその角度が左右される場合がある。そのよ
うな場合には例えば、３５度〜５５度の範囲内の何れか
多層膜が最適とする角度で入射するのが望ましい。

【００８０】また、ベース電極２ａと２ｂの間隔は、Ｔ
Ｎ型液晶５の厚さの２倍以上あることが望ましい。ベー
ス電極の間がＴＮ型液晶の厚さの２倍以上ある場合に
は、一方の電極により影響を受けた光が、他方の電極に
より影響を受けないためである。電極と電極の間は近い
場合には、互いに影響を及ぼしてしまうから、なるべく
ベース電極２ａと２ｂの間隔は、広い方が望ましい。

【００８１】また、ベース電極の少なくとも一方向の長
さをできるだけ長くとることが望ましい。この実施例に
示す場合は、ＴＮ型液晶の厚さが５マイクロメートルで
あり、ベース電極の一辺の長さが３０マイクロメートル
である場合を示している。このように１：６という関係
があれば、入射光が４５度の入射角をもって入射した場
合でも、反射光を出力することが可能になる。もし、ベ
ース電極の長さがどの方向においても小さい場合には、
十分な反射光を出力することができず、コントラストが
落ちるものと考えられる。従って、ベース電極に長辺と
短辺があるのであれば、長辺は入射光と反射光の方向と
平行に存在している方が望ましい。

【００８２】図１８は、この発明の液晶パネルの他の構
成を示す図である。図１８に示す液晶パネルが、図２に
示す液晶パネルと異なる点は、偏光分離部６がベース電
極２ｘ，２ｙ，２ｚと、ベース基板１との間に設けられ
ている点である。図１８に示す液晶パネルの場合は、ベ
ース電極２ｘ，２ｙ，２ｚがＴＮ型液晶５と偏光分離部
６との間にあるため、透明の電極でなければならない。
また、ベース基板１は、偏光分離部６により通過した光
を吸収する光吸収型の基板でなければならない。

【００８３】図１９は、この発明の液晶パネルの他の構
成を示す図である。図１９に示す液晶パネルが、図２に
示す液晶パネルと異なる点は、偏光分離部６をベース基
板１の下に配置している点である。偏光分離部６が一番
下に配置されているため、ベース電極２ｘ，２ｙ，２ｚ
は、透明電極でなければならない。また、ベース基板１
ｘも透明基板でなければならない。

【００８４】図１８及び図１９に示したように、偏光分
離部６は、液晶により偏光面の変化を受けた光を反射す
るものであるから、液晶を通過した光を入力し反射でき
る位置にあれば、どこにあっても構わない。ＴＮ型液晶
５と偏光分離部６の間に電極や基板が存在する場合に
は、これらの電極や基板は透明でなければならない。図
１８及び図１９に示した液晶パネルも可能であるが、液
晶により変化を受けた光を効率よく反射するためには、
図２に示したように、ＴＮ型液晶５と偏光分離部６を隣
り合わせにすることが望ましい。図１８及び図１９に示
した場合は、液晶パネルを製造する場合に、製造工程を
考えて偏光分離部を図２とは異なった他の位置に配置し
たい場合に用いられる構造の一例である。

【００８５】実施例２．以下のこの実施例では、反射型
ポリマー分散型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタに
ついて説明する。図２０はこの実施例によるポリマー分
散型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを示す図であ
る。図２０において、１００はランプ、１２０は紫外線
や赤外線を遮断するフィルタ、１２１は偏光ビームスプ
リッター、１２２は１／４波長板、１２３は輝度用の液
晶パネル、１２４は投写レンズ、１２５はスクリーンで
ある。輝度用液晶パネル１２３はポリマー分散型の液晶
パネルである。

【００８６】ランプ１００から放射された光は偏光ビー
ムスプリッター１２１に入射される。偏光ビームスプリ
ッターは光をＰ波とＳ波に分離する。分離されたＳ波は
１／４波長板１２２に入射される。１／４波長板１２２
によりＳ波は楕円偏光光となり、その光を液晶パネル１
２３に入力する。液晶パネル１２３は１／４波長板１２
２からの光を液晶パネルに対して垂直に入力する。液晶
パネル１２３はポリマー分散型液晶パネルであり、入射
した光を同じ経路を辿って反射させる。反射光は１／４
波長板１２２に再び入力される。このようにして、１／
４波長板１２２を通過した光は偏光ビームスプリッター
１２１に入力される。液晶パネル１２３への入射光と出
射光が１／４波長板１２２をそれぞれ通過することによ
り、光は１／４波長板を２回通過することになる。従っ
て１／４波長＋１／４波長＝１／２波長となり、１／２
波長板を通過した場合と同じ効果を受ける。その結果、
９０度偏光面が回転する。したがって１／４波長板１２
２に入射された光がＳ波である場合、１／４波長板１２
２から出力された光はＰ波となる。偏光ビームスプリッ
ター１２１は、Ｐ波を通過させ、Ｓ波を反射させる特性
を持っている。従って、Ｐ波は投写レンズ１２４に照射
され、スクリーン１２５に画像を生成する。

【００８７】なお、図２０においては、輝度用の反射型
ポリマー分散型液晶パネル１２３を示しているが、カラ
ー用の反射型ポリマー分散型液晶パネルを用いる場合で
もかまわない。

【００８８】図２１はこの実施例の液晶プロジェクタの
他の構成を示す図である。図２１に示す液晶プロジェク
タは、図２０に示す液晶プロジェクタに比べて１／４波
長板１２６と色用の液晶パネル１２７が追加された点が
特徴である。偏光ビームスプリッター１２１により、分
離されたＰ波は１／４波長板１２６に入射する。１／４
波長板１２６を通過した光は色用の液晶パネル１２７に
入射される。色用の液晶パネル１２７は、反射型のポリ
マー分散型の液晶パネルである。液晶パネル１２７によ
り反射された光は、入射光と同一経路を辿って１／４波
長板１２６を経由して偏光ビームスプリッター１２１に
入射される。１／４波長板１２６への入力光はＰ波であ
るが、１／４波長板１２６からの出力光はＳ波となる。
１／４波長板１２６から出力されたＳ波は、偏光ビーム
スプリッター１２１により反射され、投写レンズ１２４
を経由してスクリーン１２５に画像を写し出す。この実
施例は色用の液晶パネル１２７と輝度用の液晶パネル１
２３の両方を備え、カラー画像に対して輝度によりコン
トラストを高めた画像を生成する。

【００８９】図２２はこの実施例による液晶プロジェク
タの他の構成を示す図である。この実施例においては、
前述した色用の液晶パネル１２７の変わりに、ダイクロ
イックミラー１２８とＲＧＢ用の液晶パネル１２９，１
３０，１３１を備えた点が特徴である。１／４波長板１
２６を通過した光は、ダイクロイックミラー１２８（あ
るいはダイクロイックプリズム）により、波長分離され
る。ＲＧＢ用の液晶パネル１２９，１３０，１３１はポ
リマー分散型液晶パネルである。各液晶パネルにより反
射された光は、再びダイクロイックミラー１２８により
合成され１／４波長板１２６に出力される。光は１／４
波長板を２度通過することによりＳ波として出力され
る。

【００９０】図２３はこの実施例による液晶プロジェク
タの他の構成を示す図である。図２３に示す液晶プロジ
ェクタの特徴点は１／４波長板１３２が各ＲＧＢ用の液
晶パネルとダイクロイックミラー１２８の間に設けられ
ている点である。図２３に示す場合は、１／４波長板が
輝度用の液晶パネルおよびＲＧＢ用の液晶パネルそれぞ
れに対応して設けられている。このように輝度用あるい
は、各色用に１／４波長板を設ける場合は、１／４波長
板の特性を輝度用あるいは各色用に作成することがで
き、偏光方向や光の波長に応じて最適な１／４波長板を
採用することができる。

【００９１】以上のようにこの実施例は反射型のポリマ
ー分散型液晶パネルの光の入出射側に１／４波長板を配
置することにより、入射光に対して１／２波長板として
作用し、入射光と出射光の偏光面を直交させたＰ波とＳ
波に分けることができる。このように入射光と出射光を
Ｐ波とＳ波に分離することができるため、偏光ビームス
プリッターを用いることにより、Ｐ波、Ｓ波の分離およ
び合成を行なうことができる。結果として反射型のポリ
マー分散型液晶パネルを用いる場合でも、入射光をパネ
ルに対して平行光線を垂直に照射することができ、入射
光と反射光の経路を同一にしても両者を分離することが
できる。

【００９２】図２４は、この発明の液晶プロジェクタの
他の構成を示す図である。輝度用の液晶パネル１２３
は、反射型ポリマー分散型の液晶パネルであり、ランプ
１００は、偏光ビームスプリッター１２１に対して、Ｘ
軸に入射角θをもって光を入射させる。偏光ビームスプ
リッター１２１は、Ｐ波を通過させＳ波を反射させる。
偏光ビームスプリッター１２１により反射したＳ波は、
輝度用の液晶パネル１２３に入射角θで照射される。輝
度用の液晶パネル１２３により反射されたＳ波は、反射
角θで再び偏光ビームスプリッター１２１に戻される。
偏光ビームスプリッター１２１は、反射光をＸ軸に対し
てθの角度をもって跳ね返す。跳ね返された反射光は、
アパーチャ付のレンズ１２４によりスクリーンに投写さ
れる。この実施例における入射角θは、ポリマー分散型
液晶パネルの光の分散と透過の特性に影響がない範囲の
値でなければならない。

【００９３】一般に、ポリマー分散型液晶パネルを用い
る場合は、凸レンズと適当な開口絞り（アパーチャ）
を、光がコリメートされた光路に設置することによっ
て、傾斜の分散が±ｄθの対応する立体角の光だけを通
過させるようにできる。ポリマー分散型液晶を、このレ
ンズより光源側に設置すると、分散が最大で±ｄθ（こ
の分散ｄθは入射角θとは関係ない値）の平行光は全て
通過するが、ポリマー分散型液晶パネルで散乱された光
は、散乱立体角Ωの内のｄθの立体角に入る光しか通さ
ない。従って、分散型液晶のコントラストは、次式のよ
うになる。コントラスト＝Ω／｛２π（１−Ｃｏｓｄθ）｝ ≒Ω／｛πｄθ²｝逆に、Ｃｏのコントラストを要求するとすれば、分散ｄ
θは、次式で与えられる。ｄθ＝（Ω／π／Ｃｏ）^1/2 Ｃｏを１００とすれば、ｄθは、ｄθ＝３．２４ Ω^1/2度分散型液晶が理想的な特性を示すとしても、分散ｄθの
許容値は、８度となる。実際には、散乱立体角Ωは、よ
り小さい値である。

【００９４】一方、偏光ビームスプリッターは、薄膜の
作用を利用して偏光分離という機能を実現している多層
薄膜利用素子である。従って、偏光ビームスプリッター
による分離特性は、入射角に大きく依存する。図２５，
図２６，図２７は、横軸に入射光の波長を取り、縦軸に
Ｐ，Ｓ波の透過特性を取って、偏光ビームスプリッター
の入射角依存特性を示したものである。図において、Ｔ
ＰはＰ波の透過率、ＴＳはＳ波の透過率を示す。ＴＨは
Ｐ波の透過率ＴＰとＳ波の透過率ＴＳの平均を示す。図
２５は、入射角４５度±０度の場合を示している。ま
た、図２６は、入射角４５度−２度＝４３度の場合を示
している。また、図２７は、入射角４５度＋４度＝４９
度の場合を示している。±５度前後の入射角の変化で特
性がかなりシフトする。

【００９５】以上のように、ポリマー分散型液晶の場合
は、±８度の許容値を持っているが、偏光ビームスプリ
ッターの場合は、±５度の許容値を持っているものと考
えられる。このような理由から、この実施例における入
射角θは、５度以内であることが望ましい。

【００９６】図２８は、この発明の液晶プロジェクタの
他の構成を示す図である。前述した図２４の液晶プロジ
ェクタと異なる点は、色用のポリマー分散型液晶パネル
１２７が設けられている点である。色用の液晶パネル１
２７を設けた場合は、偏光ビームスプリッター１２１に
より通過されたＰ波が、色用の液晶パネル１２７により
反射されて、偏光ビームスプリッター１２１によりＰ波
とＳ波が合成される。

【００９７】図２９は、この発明の液晶プロジェクタの
構成を示す図である。図２９に示す液晶プロジェクタの
場合は、ダイクロイックミラー１２８を儲け、ダイクロ
イックミラーの各側面にＲＧＢ用の液晶パネル１２９，
１３０，１３１を設けている点である。このＲＧＢ用の
液晶パネル１２９，１３０，１３１は、いずれもポリマ
ー分散型の液晶パネルである。一方、輝度用の液晶パネ
ル１２３は、偏光ビームスプリッター１２１から一定の
距離を置いて配置される。この一定の距離を置く理由
は、色用の液晶パネル１２９，１３０，１３１と輝度用
の液晶パネル１２３と投写レンズ１２４までの距離を全
て等しくするためである。このように構成された液晶プ
ロジェクタの４つの液晶パネルには、入射角θをもつ光
が入射され、反射角θを持つ光が反射される。

【００９８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、液晶パ
ネルに偏光分離部を備えているので、光を液晶により変
調するとともに、変調された光を偏光分離部により反射
することができる。

【００９９】またこの発明によれば、ベース電極が光を
吸収するので、偏光分離部を通過した光を反射すること
がない。

【０１００】またこの発明によれば、ベース基板が光を
吸収するので、偏光分離部を通過した光が反射すること
がない。

【０１０１】またこの発明によれば、ツイスティッドネ
マティック液晶を用いることができ、市場に一般に出回
っている液晶を用いて、上記液晶パネルを構成すること
ができる。

【０１０２】またこの発明によれば、３５度〜５５度の
角度で入射光を入射させることができ、光路を変更する
ことができる。

【０１０３】またこの発明によれば、入射角を４５度に
することにより、反射光を９０度異なる方向へ反射する
ことができる。

【０１０４】またこの発明によれば、Ｐ波あるいはＳ波
を用いて、光の変調と光路の変更を行なうことができ
る。

【０１０５】またこの発明によれば、ベース電極が十分
な長さを持つことにより、角度をもって入射した場合で
も、反射光を出力することができる。

【０１０６】またこの発明によれば、ベース電極が離れ
ているので、入射光と出射光が隣接するベース電極の電
界による影響を受けることがない。

【０１０７】この発明の液晶プロジェクタによれば、光
源から出射された光を光分配器により分配し、液晶パネ
ルに対して入射させることにより、光の変調と光路の変
更を同時に行なう液晶プロジェクタを得ることができ
る。

【０１０８】またこの発明によれば、Ｐ波あるいはＳ波
の何れかを用いることにより、光の変調と光路の変更を
同時に行なう液晶プロジェクタを得ることができる。

【０１０９】またこの発明によれば、１／２波長板を備
えることによりＰ波を通過させ、Ｓ波を反射させる偏光
分離部に適合した入力光を得ることができる。

【０１１０】またこの発明によれば、第１の液晶パネル
と第２の液晶パネルと光合成器を備えることにより、Ｐ
波とＳ波の両方を用いた画像を生成することができる。

【０１１１】またこの発明によれば、Ｐ波とＳ波の両方
を利用する場合においても、１／２波長板を備えること
により、第１と第２の液晶パネルを同一の構成とするこ
とができる。また光合成器も１／２波長板を備えること
により、同一構成を持った第１と第２の液晶パネルから
の出力を矛盾なく合成することができる。

【０１１２】またこの発明によれば、この発明の液晶プ
ロジェクタに前述したような偏光分離部を備えた液晶パ
ネルを用いることができる。

【０１１３】またこの発明の液晶プロジェクタによれ
ば、反射型の分散型液晶パネルに対して、垂直な入射光
を入射することができる。

【０１１４】またこの発明によれば、反射型の分散型液
晶パネルに対して、偏光ビームスプリッターを用いるこ
とにより、光の分離合成を行なうことができる。

【０１１５】またこの発明によれば、偏光ビームスプリ
ッターにより、分離したＰ波あるいはＳ波を用いて、反
射型の分散型液晶パネルに入射させ、反射光を合成する
ことができる。

【０１１６】またこの発明によれば、分散型液晶パネル
を用いてカラー画像を生成することができる。

【０１１７】また、この発明の液晶プロジェクタによれ
ば、反射型のポリマー分散型液晶パネルと偏光ビームス
プリッターを用いて、液晶プロジェクタを作成すること
ができる。

【０１１８】また、この発明によれば、偏光ビームスプ
リッターに分離されたＳ波とＰ波に対して液晶パネルを
直接設けることにより、複数の反射型のポリマー分散型
液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを作成することが
できる。

【０１１９】また、この発明によれば、フィルタを備え
ることにより、反射型のポリマー分散型液晶パネルと偏
光ビームスプリッターとダイクロイックミラー等のフィ
ルタを用いて、液晶プロジェクタを作成することができ
る。

【０１２０】また、この発明によれば、入射角θを５度
以内にすることにより、多層薄膜素子を使用している偏
光ビームスプリッターやフィルタの特性を劣化させず
に、かつ、反射型ポリマー分散型液晶パネルの特性を劣
化させずに、液晶プロジェクタを作成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶パネルの概略構成図である。

【図２】この発明の液晶パネルの側面図である。

【図３】この発明の液晶パネルのＰ波を入力する場合
の動作説明図である。

【図４】この発明の液晶パネルのＳ波を入力する場合
の動作説明図である。

【図５】この発明の液晶パネルの入射光と反射光との
電圧の関係を示す図である。

【図６】この発明の液晶プロジェクタの構成図であ
る。

【図７】この発明の液晶プロジェクタのシミュレーシ
ョンを説明する図である。

【図８】入射光がＳ波であり、方位角が１７０度であ
る場合の反射輝度特性を示す図である。

【図９】入射光がＳ波であり、方位角が３３０度であ
る場合の反射輝度特性を示す図である。

【図１０】入射光がＳ波の場合の方位角依存特性を示
す図である。

【図１１】入射光がＰ波であり、方位角が１７０度で
ある場合の反射輝度特性を示す図である。

【図１２】入射光がＰ波であり、方位角が３５０度で
ある場合の反射輝度特性を示す図である。

【図１３】入射光がＰ波の場合の方位角依存特性を示
す図である。

【図１４】入射光がＰ波とＳ波の場合の印加電圧と輝
度の関係を示す図である。

【図１５】この発明の液晶プロジェクタの他の構成を
示す図である。

【図１６】この発明の液晶プロジェクタの他の構成を
示す図である。

【図１７】この発明の液晶プロジェクタの他の構成を
示す図である。

【図１８】この発明の液晶パネルの他の構成を示す図
である。

【図１９】この発明の液晶パネルの他の構成を示す図
である。

【図２０】この発明のポリマー分散型液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタの構成図である。

【図２１】この発明のポリマー分散型液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタの構成図である。

【図２２】この発明のポリマー分散型液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタの構成図である。

【図２３】この発明のポリマー分散型液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタの構成図である。

【図２４】この発明のポリマー分散型液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタの構成を示す図である。

【図２５】偏光ビームスプリッターの入射角依存特性
を示す図である。

【図２６】偏光ビームスプリッターの入射角依存特性
を示す図である。

【図２７】偏光ビームスプリッターの入射角依存特性
を示す図である。

【図２８】この発明のポリマー分散型液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタの構成を示す図である。

【図２９】この発明のポリマー分散型液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタの構成を示す図である。

【図３０】従来の液晶パネルの動作を説明する図であ
る。

【図３１】従来の液晶パネルの動作を説明する図であ
る。

【図３２】従来の液晶パネルの側面図である。

【図３３】従来の液晶プロジェクタを示す図である。

【図３４】従来のポリマー分散型液晶を説明する図で
ある。

【図３５】従来のポリマー分散型液晶を説明する図で
ある。

【図３６】従来の透過型のポリマー分散型液晶パネル
を用いた液晶プロジェクタの構成図である。

【図３７】従来の反射型のポリマー分散型液晶パネル
を用いた液晶プロジェクタの構成図である。

【符号の説明】

１ベース基板、２ａ，２ｂ，２ｃベース電極、３
透明電極、４透明基板、５ＴＮ型液晶、６偏光分
離部、７入射光、８反射光、１００ランプ、１０
１分離用偏光ビームスプリッター、１０２液晶パネ
ル、１０３液晶パネル、１０４合成用偏光ビームス
プリッター、１０５反射ミラー、１０６投写レン
ズ、１０７１／２波長板、１０８１／２波長板、１
２０フィルタ、１２１偏光ビームスプリッター、１
２２１／４波長板、１２３液晶パネル、１２４投
写レンズ、１２５スクリーン、１２６１／４波長
板、１２７液晶パネル、１２８ダイクロイックミラ
ー、１２９液晶パネル、１３０液晶パネル、１３１
液晶パネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大土井雄三尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者水沼昌也尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の要素を有し、所定の偏光方向を持
った光を入射光として入力して反射光を出力する液晶パ
ネル（ａ）ベースとなるベース基板、（ｂ）上記ベース基板
の片面に設けられたベース電極、（ｃ）上記ベース基板
のベース電極側に上記ベース基板に対向して設けられた
透明基板、（ｄ）上記透明基板のベース電極に対向する
側に設けられ、上記ベース電極との間で電界を発生させ
る透明電極、（ｅ）上記ベース電極と上記透明電極の間
に設けられ、上記電界により光の偏光方向を変化させる
液晶、（ｆ）上記液晶を通過した光を入射し、光の偏光
方向に基づいて光を通過反射させる偏光分離部。
【請求項２】上記偏光分離部は、上記ベース電極と上
記液晶の間に設けられ、上記ベース電極は、上記偏光分
離部を通過した光を吸収する光吸収型電極であることを
特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】上記ベース基板は、上記偏光分離部を通
過した光を吸収する光吸収型基板であることを特徴とす
る請求項２記載の液晶パネル。
【請求項４】上記液晶は、ツイスティッドネマティッ
ク液晶であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに
記載の液晶パネル。
【請求項５】上記入射光は、所定の入射角で液晶に入
射し、上記入射光の入射角は、３５度〜５５度であるこ
とを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の液晶パネ
ル。
【請求項６】上記入射光の入射角は、４５度であるこ
とを特徴とする請求項５に記載の液晶パネル。
【請求項７】上記入射光は、偏光方向が直交する直線
偏光光であるＰ波とＳ波の光のいずれかであり、上記液
晶は、電界を印加された時、光の偏光方向を変化させ
ず、電界を印加されない時に光の偏光方向をその偏光方
向と直交する偏光方向に変化させ、上記偏光分離部は、
Ｐ波を通過させ、Ｓ波を反射する多層膜を有しているこ
とを特徴とする１〜６いずれかに記載の液晶パネル。
【請求項８】上記ベース電極の少なくとも一辺の長さ
を上記液晶の厚さの２倍以上とすることを特徴とする請
求項１〜７いずれかに記載の液晶パネル。
【請求項９】上記ベース電極の配置の間隔を少なくと
も上記液晶の厚さ以上とすることを特徴とする請求項１
〜８いずれかに記載の液晶パネル。
【請求項１０】以下の要素を有する液晶プロジェクタ（ａ）光を出力する光源、（ｂ）上記光源から出力され
た光から所定の偏光方向を持つ光を分離する光分配器、
（ｃ）上記光分配器により分離された光を入射光として
３５度〜５５度の入射角で入力し、第１の偏光方向を持
つ光を通過させ、第２の偏光方向を持つ光を反射させ、
反射した光を出射光として３５度〜５５度の出射角で出
力する液晶パネル。
【請求項１１】上記光分配器は、偏光方向が直交する
直線偏光光であるＰ波とＳ波を分離し、上記液晶パネル
は、Ｐ波とＳ波のいずれかを入力して偏光方向を変化さ
せるとともに、Ｐ波を通過させ、Ｓ波を反射する偏光分
離部を備えたことを特徴とする請求項１０記載の液晶プ
ロジェクタ。
【請求項１２】上記液晶パネルがＳ波を入力する場
合、上記光分配器とＳ波を入力する液晶パネルとの間に
Ｓ波をＰ波に変換する１／２波長板を備えたことを特徴
とする請求項１１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１３】上記液晶パネルとして、Ｐ波を入力す
る第１の液晶パネルと、Ｓ波を入力する第２の液晶パネ
ルを備え、更に、上記第１と第２の液晶パネルからの出
射光をそれぞれ入力して合成する光合成器を備えたこと
を特徴とする請求項１１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１４】上記光分配器と第２の液晶パネルとの
間に、Ｓ波をＰ波に変換する１／２波長板を備え、上記
光合成器と第１の液晶パネルとの間に、Ｐ波をＳ波に変
換する１／２波長板を備えたことを特徴とする請求項１
３記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１５】上記液晶パネルは、請求項１〜９のい
ずれかに記載の液晶パネルであることを特徴とする請求
項１０〜１４いずれかに記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１６】以下の要素を有する液晶プロジェクタ（ａ）光の散乱と透過を電界の印加により制御する分散
型液晶を用いた反射型の液晶パネル、（ｂ）上記液晶パ
ネルの入出射光の光路に設けられた１／４波長板。
【請求項１７】上記液晶プロジェクタは、更に、光を
出力する光源と、光源から出力された光を入力して所定
の偏光面を持つ光を分離し、分離した光を上記１／４波
長板を介して上記液晶パネルに出力するとともに、上記
液晶パネルからの反射光を上記１／４波長板を介して入
力し、上記光源からの光の光路とは異なる光路で反射光
を出力する偏光ビームスプリッターを備えたことを特徴
とする請求項１６記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１８】上記偏光ビームスプリッターは、偏光
面が直交するＰ波とＳ波を分離し、上記液晶パネルと１
／４波長板は、Ｐ波とＳ波に対してそれぞれ設けられ、
上記偏光ビームスプリッターは、各液晶パネルと１／４
波長板からの反射光を入力して合成することを特徴とす
る請求項１７記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１９】上記液晶プロジェクタは、更に、偏光
ビームスプリッターにより分離された光を入力し、異な
る波長の光に分離するとともに、異なる波長の光を入力
して合成するフィルタを備え、上記液晶パネルを異なる
波長の光に対応させて設けるとともに、上記１／４波長
板と上記フィルタと各液晶パネルの間に設けたことを特
徴とする請求項１８記載の液晶プロジェクタ。
【請求項２０】以下の要素を有する液晶プロジェクタ（ａ）光の散乱と透過を電界の印加により制御する分散
型液晶を用いた反射型の液晶パネル、（ｂ）光を入力し
て所定の偏光面を持つ光を分離し、分離した光を上記液
晶パネルに出力するとともに、上記液晶パネルからの反
射光を入力し、反射光を出力する偏光ビームスプリッタ
ー、（ｃ）上記偏光ビームスプリッターを介して、上記
液晶パネルに対して所定の入射角θ（θ≠０）で光を照
射する光源、（ｄ）上記偏光ビームスプリッターから出
力された反射光を投写する投写レンズ。
【請求項２１】上記偏光ビームスプリッターは、偏光
面が直交するＰ波とＳ波を分離し、上記液晶パネルは、
Ｐ波とＳ波に対してそれぞれ設けられ、上記偏光ビーム
スプリッターは、各液晶パネルからの反射光を入力して
合成することを特徴とする請求項２０記載の液晶プロジ
ェクタ。
【請求項２２】上記液晶プロジェクタは、更に、偏光
ビームスプリッターにより分離された光を入力し、異な
る波長の光に分離するとともに、異なる波長の光を入力
して合成するフィルタを備え、上記液晶パネルを異なる
波長の光に対応させて設けるとともに、上記光源は、各
液晶パネルに対して入射角θの光を照射することを特徴
とする請求項２１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項２３】上記入射角θは、５度以内であること
を特徴とする請求項２０〜２２いずれかに記載の液晶プ
ロジェクタ。