JPH03116013A - 液晶プロジェクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は液晶プロジェクタ−１特にその液晶ライトバ
ルブの構成に関する。

（従来の技術） ３板式液晶プロジェクターとしては、例えば次のような
構成が知られている。まず、光源から出射した白色光は
、ダイクロイックミラーによって赤、緑及び青の光に分
光され、各々の光はライトバルブとして作用するツィス
テッドネマチック（ＴＮ）型液晶セルに入射する。次に
、液晶セルから出射し、た光はダイクロイックプリズム
で合成され、この合成された光がスクリーンに投影され
て像となる。

ここで、ダイクロイックミラーとダイクロイックプリズ
ムは、それぞれ特定の振動方向の成分のみの光を反射或
いは透過する。また、ＴＮ型液晶セルは、ＯＦＦ状態に
おいて入射光の振動方向を液晶分子のツイスト均分だけ
回転させ、ＯＮ状態において入射光の振動方向を変化さ
せずに入射光を透過する。

ところで、ダイクロイックミラーとダイクロイックプリ
ズムはともに、特定方向の光のみを選択的に反射或いは
透過するので、液晶セルに配設される偏光板の偏光軸（
または吸収軸）は、セルの入射側と出射側で平行になっ
ていること（平行ニコル）が好ましい。従って、上記液
晶セルは、ＯＦＦ状態で光を遮断しＯＮ状態で光を透過
するノーマリ−ブラック駆動として使用されることにな
る。

し、かじながら、ノーマリ−ブラック駆動は、ノーマリ
−ホワイト駆動（ノーマリ−ブラック駆動とは逆に、Ｏ
ＦＦ状態で光を透過しＯＮ状態で光を遮断）に比べ、光
透過状態においての光透過率の波長依存性が大きい（色
純度が悪くなる）ため、ノーマリ−ホワイト駆動が望ま
れる。

上述したように、３枚式液晶プロジェクターでは、平行
ニコルに配設された偏光板が必要であるが、この偏光板
とＴＮ型液晶セルの構成ではノーマリ−ブラック駆動と
なる。ノーマリ−ホワイト駆動を行う方法として、従来
は例えば、ＴＮ型液晶セルを更に１枚加えて２枚使用す
ることが提案されていた。即ち、液晶分子を約９０°の
角度にツイストした液晶セル２枚を、近接する液晶分子
の光軸が概略一致するように重ねている。こうして、Ｏ
ＦＦ状態に関し、１枚のセルでは光の振動方向が約９０
°分回転するのに対し、上記した２枚のセルでは光の振
動方向が約１８０’分回転するので、平行ニコル下で光
は透過する。一方、上記した２枚のセルでは、ＯＮ状態
で光の振動方向は約９０＠分しか回転しないので、平行
ニコル下で光は透過しない。即ち、上記した２枚のセル
では、平行ニコル下でノーマリーホワイＩ・駆動が可能
になる。

（発明が解決しようとする課題） このように、２枚の液晶セルを用いることにより、３枚
式液晶プロジェクターにとって望ましいノーマリ−ホワ
イト駆動が行えるが、液晶セルを用いる枚数が２枚であ
ると１枚の場合に比べ、装置のコスト、体積及び重量が
増大するという欠点があった。

この発明はこのような従来の事情に鑑みなされたもので
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明はＴＮ型液晶セルと位相差板を組み合わせてな
る液晶ライトバルブと、グイクロイックプリズム及びダ
イクロイックミラーとを備えた液晶プロジェクタ−につ
いてのものであり、位相差板のリタデーションＲ−Δｎ
−ｄ（Δｎは位相差板の屈折率異方性、ｄ（μｍ）位相
差板の厚み）は０．３５λ＋ｍ　〜０．６５λ＋ｍ（λ
（ｎｍ）は光の波長、ｍ−０，１，２，……）の範囲と
し、更に、位相差板の光軸とこれに近接するＴＮ型液晶
セルのダイレクター方向との成す角度は３０〜４５″の
範囲としている。

なお、位相差板の光軸が進相軸と遅相軸という２つ存在
することに対応して、位相差板の光軸とこれに近接する
ＴＮ型液晶セルのダイレクター方向との成す角度も２つ
存在するが、ここで規定する上記角度は両者のうち小さ
い方を意味するものとする。

（作　用） 光の振動ベクトルは、直交する２つの成分（Ｘ方向の成
分、Ｘ方向の成分）の合成としてとらえられるが、光が
位相差板を通過すると、位相差板が有する屈折率異方性
によって、Ｘ成分とＸ成分の位相差が変化する。位相差
の変化量は、０位相差板へ入射する楕円偏光（直線偏光
と円偏光を含む）の楕円主軸方向と位相差板の光軸との
成す角度、■入射する光の波長と位相差板のリタデーシ
ョン値に依存する。

第２図はこの発明における液晶ライトバルブの一例を示
す概略図である。同図に示すように、２枚の偏光板１．
２は平行ニコルに配置されており、この間にＴＮ型液晶
セル３と位相差板４を何する。

偏光板１に入射した光は、透過光■に示すように偏光軸
Ｐと同一方向の直線偏光となる。透過光■は、ＴＮ型液
晶セル３中で透過光■となるが、ＯＦＦ状態ではその偏
光方向を約９０°回転させるのに対し、ＯＮ状態ではそ
の偏光方向を維持する。

そして、透過光■は位相差板４と偏光板２に入射する。

次の第１表は、第２図に示した液晶ライトバルブがＯＦ
Ｆ状態のときに通過した光の強度Ｉ　（入射光強度は１
）を示しており、縦軸は位相差板４の光軸Ｒとこれに近
接するＴＮ型液晶セル３のダイレクター方向との成す角
度φ（０）、横軸はΔｎ−ｄ／λ（Δｎは位相差板４の
屈折率異方性、ｄは位相差板４の厚み（μｍ）、λは光
の波長（ｎｍ））を表している。

以下余白 また、次の第２表は、第２図に示した液晶ライトバルブ
がＯＮ状態のときに通過した光の強度Ｉ（入射光強度は
１）を示しており、縦軸と横軸は第１表の場合と同様で
ある。

以下余白 従って、第１表と第２表より、０．３５≦Δｎ・ｄ／λ
≦０．６５且つ３０　（’　）≦φ≦４５　（’　）の
ときに、良好なノーマリ−ホワイト駆動が行えることが
わかる。なお、第１表と第２表において、０．３５　λ
≦Δｎ−ｄ≦０．６５　λに代えて、　０．３５λ＋ｍ
≦Δｎ−ｄ≦０，６５λ＋ｍ　（ｍ−１，２，３，・・
・・・）としたときにも、同様の結果が得られる。

（実施例） 以下、この発明の詳細を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）はこの発明の一実施例を示す構成図である
。第１図（ａ）において、光源１ｏがら出射した白色光
は、ダイクロイックミラー１１ａ〜ｌｌｃによりそれぞ
れ青色、緑色及び赤色の光に分離されて反射している。

そして、青色、緑色及び赤色の光はそれぞれ、液晶ライ
トバルブ１２ａ〜１２ｃを通過した後、ダイクロイック
プリズム１３で合成される。なお、青色及び赤色の光に
ついてはそれぞれ、液晶ライトバルブ１２ａ。

１２ｃに入射される前に更にダイクロイックミラーｌｉ
ｄ、ｌｉｅで反射されている。また、ダイクロイックプ
リズム１３で合成された光は、投写レンズ１４を通過し
てスクリーン１５に投影されている。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）における液晶ライトバルブ
１２ａ〜１２ｃの一例を示す構成図である。同図におい
て、例えばガラスからなる基板２０．２１の一生面側に
は、それぞれ例えばＩＴＯ（ｌｎｄｉｕａ＋　Ｔｉｎ　
０ｘｉｄｅ）からなる電極２２．２３が形成されており
、基板２０．２１は各々の一生面が対向するように約６
．６μｍの間隔に保たれている。また、基板２０．２１
の一生面側には、電極２２．２３を覆うように、それぞ
れ例えばポリイミドからなる配向層２４．２５が形成さ
れており、その周囲は例えば紫外線硬化型の接着剤から
なる封着剤２６により封止されている。そして基板２０
．２１間には、カイラル剤が添加されたネマチック液晶
２７が挟持されていて、その分子軸はカイラル剤の働き
により基板２０．２１間で約９０″の捩れをもっている
。こうして、所望のＴＮ型液晶セル２８が得られる。ま
た、基板２０の他主面側には偏光板２９、基板２１の他
主面側には順次、例えばポリカーボネイト・フィルムか
らなる位相差板３０と偏光板３１が配置されている。

ここで、位相差板３０のリタデーション値Ｒは、青色、
緑色及び赤色の光の各々の波長λ（ｎｍ）に対して、例
えばＲ−０，５λとなるように設定した。即ち、位相差
板３０のリタデーション値は、液晶ライトバルブ１２ａ
ではＲ＝　２２０ｎｍ、液晶ライトバルブ１２ｂではＲ
−２７０ｎｍ、液晶ライトバルブ１２ｃではＲ−３００
ｎｍとしている。また、位相差板３０の光軸例えば遅相
軸（または進相軸）とこれに近接するＴＮ型液晶セル２
８のダイレクター方向との成す角度は例えば４５°であ
るこの実施例では、位相差板３０のリタデーション値を
０．３５λ〜０．６５λの範囲とし、且つ位相差板３０
の光軸とこれに近接するＴＮ型液晶セル２８のダイレク
タ一方向との成す角度を３０〜４５゜の範囲とすること
により、透過率・色純度ともに従来の２つのＴＮ型液晶
セルを用いた場合と同様でノーマリ−ホワイト駆動が可
能な液晶プロジェクタ−を得ることができた。

なお、今までは、位相差板３０の位置をＴＮ型液晶セル
２８と偏光板３１の間とした場合について述べたが、こ
れに限らず、ＴＮ型液晶セル２８と偏光板２９の間に設
けてもよいことは言うまでもない。また、位相差板３０
のリタデーション値はｍ　−０の場合（０，３５λ〜０
．６５λの範囲）に限らず、ｍ　−Ｌ２．・・・・・・
の場合（０，ｔ５λ＋ｍ〜０．６５λ＋ｍの範囲）であ
ってもよい。

［発明の効果コ この発明は液晶ライトバルブとして、ＴＮ型液晶セルと
位相差板を組み合わせた構成を用い、位相差板のリタデ
ーション及び位相差板の光軸とこれに近接するＴＮ型液
晶セルのダイレクタ一方向との成す角度を所定の範囲に
規定することにより、単一の液晶セルでノーマリ−ホワ
イト駆動が可能な三板式液晶プロジェクタ−が提供でき
、この結果、装置のコスト、体積及び重量が従来に比べ
大幅に低下される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例を示す構成図、第１
図（ｂ）はこの発明に用いる液晶ライトバルブの一例を
示す断面図、第２図はこの発明に用いる液晶ライトバル
ブの一例を示す構成図である。 １１ａ〜ｌｌｅ・・・ダイクロイックミラ１２ａ〜１２
ｃ・・・液晶ライトバルブ１３・・・ダイクロイックプ
リズム ２８・・・ＴＮ型液晶セル ３０・・・位相差板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ツイステッドネマチック（ＴＮ）型液晶セルと位相差板
   を組み合わせてなる液晶ライトバルブと、ダイクロイッ
   クプリズム及びダイクロイックミラーとを備えた液晶プ
   ロジェクターにおいて、前記位相差板のリタデーション
   Ｒ＝Δｎ・ｄ（Δｎは位相差板の屈折率異方性、ｄ（μ
   ｍ）位相差板の厚み）は０．３５λ＋ｍ〜０．６５λ＋
   ｍ（λ（ｎｍ）は光の波長、ｍ＝０，１，２，……）の
   範囲にあり、前記位相差板の光軸とこれに近接する前記
   ＴＮ型液晶セルのダイレクター方向との成す角度は３０
   〜４５°の範囲にあることを特徴とする液晶プロジェク
   ター。