JP2012159782A - Projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投射型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a projection display device.
近年、正面から観察したときのコントラストに優れているとして、垂直配向(Vertical Alignment、以下、VAと略記することもある)モードの液晶ライトバルブを備えたプロジェクターが提案されている。VAモードの液晶ライトバルブは、一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持し、電圧無印加状態において液晶分子を略垂直に配向させたものである。しかしながら、このようなVAモードの液晶ライトバルブを用いても、斜め方向から観察する場合にはコントラストが低下し、表示品位が低下する。 In recent years, a projector having a vertical alignment (hereinafter sometimes abbreviated as VA) mode liquid crystal light valve has been proposed as having excellent contrast when viewed from the front. A VA mode liquid crystal light valve is obtained by sandwiching a liquid crystal layer having negative dielectric anisotropy between a pair of substrates and aligning liquid crystal molecules substantially vertically in a state where no voltage is applied. However, even when such a VA mode liquid crystal light valve is used, the contrast is lowered when viewing from an oblique direction, and the display quality is lowered.
そこで、従来では、厚み方向に沿う光学軸を有する位相差補償素子、いわゆるCプレート(厚み方向に最も小さな屈折率を有する負の一軸性の補償素子)を用いて、液晶層を斜めに通過する光の位相差を補償することが行われている。その際、液晶分子のプレチルト方向に対してCプレートの光学軸が平行となるようにCプレートを傾けて配置することにより、液晶の正面位相差をCプレートで補償するようにしている。 Therefore, conventionally, a phase difference compensation element having an optical axis along the thickness direction, that is, a so-called C plate (a negative uniaxial compensation element having the smallest refractive index in the thickness direction) is used to pass through the liquid crystal layer obliquely. Compensation of the phase difference of light is performed. At this time, the C plate is tilted so that the optical axis of the C plate is parallel to the pretilt direction of the liquid crystal molecules, so that the front phase difference of the liquid crystal is compensated by the C plate.
ところが、この傾斜治具の位置ズレ(傾斜角度のズレ)や、液晶配向の方位角のズレが生じた場合には、Cプレートを傾けただけでは十分な位相差補償を行うことができない。また、液晶パネルのセル厚にばらつきが生じたとき、セル厚変化に対する液晶パネルの正面位相差をCプレートの傾き角で調整する必要がある。ところが、この場合、Cプレートの実効的なリタデーションが最適条件からずれることになり、十分な位相差補償ができない。さらに、液晶分子のプレチルト角が大きくなるに従ってCプレートの傾斜角も大きくなるが、このとき、入射偏光に対してP偏光とS偏光との反射率の違いが生じ、入射偏光の軸がずれることでコントラストが低下する。 However, when the positional deviation of the inclination jig (inclination angle deviation) or the azimuth angle deviation of the liquid crystal alignment occurs, sufficient phase difference compensation cannot be performed only by inclining the C plate. Further, when the cell thickness of the liquid crystal panel varies, it is necessary to adjust the front phase difference of the liquid crystal panel with respect to the cell thickness change by the inclination angle of the C plate. However, in this case, the effective retardation of the C plate deviates from the optimum condition, and sufficient phase difference compensation cannot be performed. Further, as the pretilt angle of the liquid crystal molecules increases, the tilt angle of the C plate also increases. At this time, however, the difference in reflectance between P-polarized light and S-polarized light occurs with respect to incident polarized light, and the axis of incident polarized light is shifted. Decreases the contrast.
そこで、このようなCプレートと、二軸性の屈折率異方性を有する位相差補償素子、いわゆるOプレートとを一体化したC+O補償板を用いたプロジェクターが提案されている(例えば特許文献1参照)。
このプロジェクターでは、一側面に液晶ライトバルブ及び位相差補償板を、この位相差補償板を内側に配置した状態で取り付け、その内部空間を光路とする三角柱を、各色光毎に配置しており、この三角柱の天面側の温度が底面側の温度より低くなるように、冷却部にて冷却することにより、位相差補償を行い、コントラストを高めている。
Therefore, a projector using a C + O compensator in which such a C plate and a so-called O plate integrated with a phase difference compensation element having biaxial refractive index anisotropy, for example, has been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
In this projector, a liquid crystal light valve and a phase difference compensation plate are attached to one side surface in a state where the phase difference compensation plate is arranged inside, and a triangular prism having the inner space as an optical path is arranged for each color light, By cooling in the cooling section so that the temperature on the top surface side of the triangular prism is lower than the temperature on the bottom surface side, phase difference compensation is performed and the contrast is increased.
しかしながら、上述した従来のプロジェクターでは、C+O補償板を用いることにより、補償板を傾ける必要が無く、省スペース化が可能になるものの、C+O補償板を用いたことによる新たな問題点があった。
それは、C+O補償板は、それが有するOプレートの構造に由来して、湿度が変化することにより、位相差が変化してしまう、という問題点である。
この位相差変化は、C+O補償板の置かれた環境の湿度の変化に対して遅い追随をするために、このC+O補償板の位相差値が変化すると、位相差補償にズレが生じ、結果としてコントラストに影響を及ぼすことになる。
However, in the conventional projector described above, the use of the C + O compensator eliminates the need to incline the compensator and enables space saving, but has a new problem due to the use of the C + O compensator.
That is, the C + O compensator has a problem that the phase difference changes due to the change in humidity due to the structure of the O plate that it has.
This phase difference change follows slowly with respect to the change in the humidity of the environment where the C + O compensator is placed. Therefore, if the phase difference value of the C + O compensator changes, the phase difference compensation is shifted, resulting in a difference. It will affect the contrast.
ここで、プロジェクターを用いて投影を行った場合、C+O補償板の温度は100℃近くにまで上昇し、このときのC+O補償板の周辺の環境は、温度が100℃近く、湿度が0%程度にまでなっている。例えば、プロジェクターを湿度が40%の環境下に放置しておいた場合、このプロジェクターを用いて投影を行うと、C+O補償板の位相差値が10%程度も変化するが、このC+O補償板の位相差値の変化が湿度の変化に対して遅い追随をすることから、プロジェクターの投影中に徐々にコントラストが低下する虞がある、という問題点がある。
また、C+O補償板を湿度0%のときにコントラストが最大になるようにセットした場合、プロジェクターを投影した直後はコントラストが低下してしまう、という問題点がある。
Here, when projection is performed using a projector, the temperature of the C + O compensator rises to near 100 ° C., and the environment around the C + O compensator at this time is near 100 ° C. and humidity is about 0%. It is up to. For example, when the projector is left in an environment where the humidity is 40%, when the projection is performed using the projector, the phase difference value of the C + O compensator changes by about 10%. Since the change of the phase difference value follows slowly with respect to the change of the humidity, there is a problem that the contrast may be gradually lowered during the projection of the projector.
Further, when the C + O compensator is set so that the contrast becomes maximum when the humidity is 0%, there is a problem that the contrast is lowered immediately after the projector is projected.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、位相差補償板の位相差変化を抑制することで、投影中においてもコントラストの低下を防止することが可能な投射型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can suppress a decrease in contrast even during projection by suppressing a change in phase difference of a phase difference compensation plate. An object is to provide an apparatus.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の投射型表示装置を採用した。
すなわち、本発明の第1の投射型表示装置は、異なる色の複数の色光を射出する光源と、前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、複数の前記液晶ライトバルブそれぞれに設けられた位相差補償板と、前記液晶ライトバルブに設けられた前記位相差補償板を内側に配置した状態で、前記液晶ライトバルブ及び前記位相差補償板を一側面にて保持するとともに、内部空間を光路とする複数の筐体と、前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、前記筐体内を乾燥気体にて満たしてなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following projection type display device.
That is, a first projection type display device of the present invention includes a light source that emits a plurality of color lights of different colors, a plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode that modulates each of the plurality of color lights, The liquid crystal light valve and the phase difference compensation plate are arranged in a state where the phase difference compensation plate provided in each of the liquid crystal light valves and the phase difference compensation plate provided in the liquid crystal light valve are disposed inside. A plurality of housings having an internal space as an optical path, a color combining optical system for combining the color lights modulated by the plurality of liquid crystal light valves, and a light combined by the color combining optical system. A projection optical system for projecting onto the projection surface, and the housing is filled with dry gas.
この投射型表示装置では、位相差補償板を内側に配置した状態で一側面に保持するとともに内部空間を光路とする筐体内を、乾燥気体にて満たしたことにより、この筐体内における湿度が極めて低くなり、しかも、この低湿度を長期間に亘って保持することが可能になる。よって、筐体内が外気の影響を受け難くなり、この筐体に配置された位相差補償板の位相差変化が無くなり、その結果、コントラストの低下を防止することができる。 In this projection type display device, the humidity inside the housing is extremely high by holding the phase difference compensation plate on one side and filling the housing with the internal space as an optical path with dry gas. In addition, this low humidity can be maintained for a long period of time. Therefore, the inside of the housing is hardly affected by the outside air, and the phase difference change of the phase difference compensator arranged in the housing is eliminated. As a result, it is possible to prevent a decrease in contrast.
本発明の第2の投射型表示装置は、異なる色の複数の色光を射出する光源と、前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、複数の前記液晶ライトバルブそれぞれに設けられた位相差補償板と、前記液晶ライトバルブに設けられた前記位相差補償板を内側に配置した状態で、前記液晶ライトバルブ及び前記位相差補償板を一側面にて保持するとともに、内部空間を光路とする複数の筐体と、前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、前記筐体内を屈折率異方性の無い物質にて満たしてなることを特徴とする。 A second projection type display device of the present invention includes a light source that emits a plurality of color lights of different colors, a plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode that modulates each of the plurality of color lights, The liquid crystal light valve and the phase difference compensation plate are arranged on one side in a state where the phase difference compensation plate provided on each liquid crystal light valve and the phase difference compensation plate provided on the liquid crystal light valve are arranged inside. A plurality of housings having an internal space as an optical path, a color combining optical system for combining the color lights modulated by the plurality of liquid crystal light valves, and a projection surface for the light combined by the color combining optical system A projection optical system for projecting upward, and the inside of the casing is filled with a substance having no refractive index anisotropy.
この投射型表示装置では、位相差補償板を内側に配置した状態で一側面に保持するとともに内部空間を光路とする筐体内を、屈折率異方性の無い物質にて満たしたことにより、この筐体内における湿度の影響を除去することができ、しかも、この湿度の影響が除去された状態を長期間に亘って保持することが可能になる。よって、筐体内が外気の影響を受け難くなり、この筐体に配置された位相差補償板の位相差変化が無くなり、その結果、コントラストの低下を防止することができる。 In this projection type display device, the phase difference compensation plate is held on one side with the phase difference compensation plate arranged on the inside, and the inside of the housing having the internal space as the optical path is filled with a material having no refractive index anisotropy. The influence of humidity in the housing can be removed, and the state from which the influence of humidity has been removed can be maintained for a long period of time. Therefore, the inside of the housing is hardly affected by the outside air, and the phase difference change of the phase difference compensator arranged in the housing is eliminated. As a result, it is possible to prevent a decrease in contrast.
これらの投射型表示装置において、前記位相差補償板は、Cプレート及びOプレートを一体化したものであることを特徴とする。
これらの投射型表示装置では、位相差補償板を、Cプレート及びOプレートを一体化したものとしたことにより、小型化、省スペース化が可能になり、配置も容易である。
In these projection type display devices, the retardation compensation plate is an integrated C plate and O plate.
In these projection type display devices, since the retardation compensation plate is formed by integrating the C plate and the O plate, the size and space can be reduced, and the arrangement is easy.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図4を用いて説明する。
本実施形態では、3枚の反射型液晶ライトバルブを備えたプロジェクター、いわゆる3板式の液晶プロジェクターを例に挙げて説明する。
図1は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。図2は、プロジェクターの液晶ライトバルブ周辺の構成を示す斜視図である。図3は、液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの断面図である。図4は、位相差補償板のCプレート及びOプレートの光学異方性を説明するための模式図である。
なお、以下の全ての図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a projector having three reflective liquid crystal light valves, that is, a so-called three-plate liquid crystal projector will be described as an example.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration around the liquid crystal light valve of the projector. FIG. 3 is a cross-sectional view of the triangular prism unit that holds the liquid crystal light valve. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the optical anisotropy of the C plate and the O plate of the retardation compensation plate.
It should be noted that in all of the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of dimensions may be different depending on the component.
本実施形態のプロジェクター1は、図1に示すように、赤色光(R光)、緑色光(G光)、青色光(B光)からなる3色の色光を射出する照明装置2と、各色光による画像を形成する3組の画像形成光学系3R,3G,3Bと、3色の色光を合成する色合成素子4(色合成光学系)と、合成された光をスクリーン等の被投射面(図示せず)に投射する投射光学系5と、を備えている。照明装置2は、光源6と、インテグレーター光学系7と、色分離光学系8と、を備えている。画像形成光学系3R,3G,3Bは、入射側偏光板9と、PBS10と、反射型の液晶ライトバルブ11R,11G,11Bと、位相差補償板12と、射出側偏光板13と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
プロジェクター1は、概略すると以下のように動作する。
光源6から射出された白色光は、インテグレーター光学系7に入射する。インテグレーター光学系7に入射した白色光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が所定の直線偏光に揃えられて射出される。インテグレーター光学系7から射出された白色光は、色分離光学系8によりR,G,Bの各色光に分離され、色光毎に異なる組の画像形成光学系3R,3G,3Bに入射する。各画像形成光学系3R,3G,3Bに入射した色光は、表示すべき画像の画像信号に基づいて変調された変調光となる。3組の画像形成光学系3R,3G,3Bから射出された3色の変調光は、色合成素子4により合成されて多色光となり、投射光学系5に入射する。投射光学系5に入射した多色光は、スクリーン等の被投射面に投射される。このようにして、被投射面にフルカラーの画像が表示される。
The
White light emitted from the light source 6 enters the integrator
以下、プロジェクター1の各構成要素について詳しく説明する。
光源6は、光源ランプ15と放物面リフレクター16とを有している。光源ランプ15から放射された光は、放物面リフレクター16によって一方向に反射されて略平行な光束となり、光源光としてインテグレーター光学系7に入射する。光源ランプ15は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。放物面リフレクター16に代えて、楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成しても良い。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから射出された光を平行化する平行化レンズを用いても良い。
Hereinafter, each component of the
The light source 6 includes a
インテグレーター光学系7は、第1レンズアレイ17と、第2レンズアレイ18と、偏光変換素子19と、重畳レンズ20と、を有している。第1レンズアレイ17は、光源6の光軸L1に略直交する面に配列された複数のマイクロレンズ21を有している。第2レンズアレイ18は、第1レンズアレイ17と同様、複数のマイクロレンズ22を有している。各マイクロレンズ21,22はマトリクス状に配列されており、光軸L1に直交する平面における平面形状が、液晶ライトバルブ11R,11G,11Bの被照明領域と相似形状(略矩形)になっている。被照明領域とは、液晶ライトバルブ11R,11G,11Bにおいて複数の画素がマトリクス状に配列されて表示に実質的に寄与する領域のことである。
The integrator
PBS10は、ワイヤーグリッド型PBSであり、例えばガラス基板とその上に形成された複数の金属線とにより構成されている(図示略)。複数の金属線は、全てが一方向(Z方向)に延在しており、互いに略平行に離間してガラス基板上に形成されている。複数の金属線が形成されたガラス基板の主面が偏光分離面となり、複数の金属線の延在方向が反射軸方向であり、複数の金属線の配列方向が透過軸方向である。偏光分離面は、偏光分離面に入射する光の中心軸に対して略45°の角度をなしている。偏光分離面に入射した光のうち、偏光方向が反射軸方向と一致するS偏光は偏光分離面で反射し、偏光方向が透過軸方向と一致するP偏光は偏光分離面を透過する。以下、PBS10の偏光分離面に対するP偏光を単にP偏光と称し、PBS10の偏光分離面に対するS偏光を単にS偏光と称する。
The
位相差補償板12は、石英ガラス製の基板の一方の面にCプレート(負の一軸性のCプレート)が形成され、他方の面にOプレートが形成されたものであり、表面に対して光学軸が垂直となるCプレートと、二軸性の屈折率異方性を有するOプレートとを一体化したC+O補償板とすることにより、従来のように補償板を傾ける必要が無くなり、省スペース化が可能となり、しかも、配置が容易である。
The phase
偏光変換素子19は、複数の偏光変換ユニット23を有している。各偏光変換ユニット23は、その詳細な構造を図示しないが、偏光分離膜(以下、PBS膜という)、1/2位相板、および反射ミラーを有している。第1レンズアレイ17の各マイクロレンズ21は、第2レンズアレイ18の各マイクロレンズ22と1対1で対応している。第2レンズアレイ18の各マイクロレンズ22は、偏光変換素子19の各偏光変換ユニット23と1対1で対応している。
The
インテグレーター光学系7に入射した光源光は、第1レンズアレイ17の複数のマイクロレンズ21に空間的に分かれて入射し、マイクロレンズ21に入射した光束毎に集光される。各マイクロレンズ21により集光された光源光は、マイクロレンズ21と対応する第2レンズアレイ18のマイクロレンズ22に結像する。すなわち、第2レンズアレイ18の複数のマイクロレンズ22の各々に二次光源像が形成される。マイクロレンズ22に形成された二次光源像からの光は、このマイクロレンズ22に対応する偏光変換ユニット23に入射する。
The light source light incident on the integrator
偏光変換ユニット23に入射した光は、PBS膜に対するP偏光とS偏光とに分離される。分離された一方の偏光(例えばS偏光)は、反射ミラーで反射した後に1/2位相板を通ることで偏光状態が変換され、他方の偏光(例えばP偏光)に揃えられる。ここでは、偏光変換ユニット23を通った光の偏光状態が、後述する入射側偏光板9を透過する偏光状態に揃えられるようになっている。複数の偏光変換ユニット23から射出された光は、重畳レンズ20によって液晶ライトバルブ11R,11G,11Bの被照明領域上に重畳される。第1レンズアレイ17により空間的に分割された各光束が被照明領域の略全域を照明することにより照度分布が平均化され、被照明領域上の照度が均一化される。
The light incident on the
色分離光学系8は、波長選択面を有する第1ダイクロイックミラー25、第2ダイクロイックミラー26、第3ダイクロイックミラー27、および第1反射ミラー28、第2反射ミラー29を有している。第1ダイクロイックミラー25は、赤色光LRを反射させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを透過させる分光特性を有している。第2ダイクロイックミラー26は、赤色光LRを透過させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを反射させる分光特性を有している。第3ダイクロイックミラー27は、緑色光LGを反射させるとともに、青色光LBを透過させる分光特性を有している。第1ダイクロイックミラー25と第2ダイクロイックミラー26とは、各々の波長選択面が互いに略直交するように、かつ各々の波長選択面がインテグレーター光学系7の光軸L2と略45°の角度をなすように配置されている。
The color separation optical system 8 includes a first
色分離光学系8に入射した光源光に含まれる赤色光LR、緑色光LG、青色光LBは、以下のようにして分離され、分離された色光毎に対応する画像形成光学系3R,3G,3Bに入射する。すなわち、赤色光LRは、第2ダイクロイックミラー26を透過するとともに第1ダイクロイックミラー25で反射した後、第1反射ミラー28で反射し、赤色光用画像形成光学系3Rに入射する。緑色光LGは、第1ダイクロイックミラー25を透過するとともに第2ダイクロイックミラー26で反射した後、第2反射ミラー29で反射し、第3ダイクロイックミラー27で反射して、緑色光用画像形成光学系3Gに入射する。青色光LBは、第1ダイクロイックミラー25を透過するとともに第2ダイクロイックミラー26で反射した後、第2反射ミラー29で反射し、第3ダイクロイックミラー27を透過して、青色光用画像形成光学系3Bに入射する。各画像形成光学系で変調された光は色合成素子に入射する。
The red light LR, the green light LG, and the blue light LB contained in the light source light incident on the color separation optical system 8 are separated as follows, and the image forming
色合成素子4は、ダイクロイックプリズムにより構成されている。ダイクロイックプリズムは、4つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光LRが反射して緑色光LGが透過するミラー面と、青色光LBが反射して緑色光LGが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光LGは、ミラー面をそのまま直進して射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光LR、青色光LBは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光LGの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして3つの色光(画像)が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系5によってスクリーン7に拡大投写される。投射光学系5は、第1レンズ群44および第2レンズ群45を有している。
The
本実施形態の場合、図2に示すように、赤色光用画像形成光学系3R、緑色光用画像形成光学系3G、青色光用画像形成光学系3Bはいずれもユニット化されており、同様の構成になっている。ユニット化された3つの画像形成光学系は、色合成素子の3つの面に接合されている。
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 2, the red light image forming
ここで、画像形成光学系を代表して、緑色光用画像形成光学系3Gの構成について説明する。
緑色光用画像形成光学系3Gは、図3に示すように、入射側偏光板9と、PBS10と、緑色光用液晶ライトバルブ11Gと、位相差補償板12と、射出側偏光板13と、を備えている。なお、入射側偏光板9、射出側偏光板13は、耐熱性等を考慮してワイヤーグリッド型偏光板で構成されていることが望ましい。
この緑色光用液晶ライトバルブ11Gは反射型の液晶ライトバルブであり、液晶モードは垂直配向(Vertical Alien)モードである。緑色光用液晶ライトバルブ11Gは、互いに対向配置されたTFTアレイ基板31および対向基板32と、これら2枚の基板間に挟持された液晶層33と、を有している。液晶層33は誘電率異方性が負の液晶材料で構成されている。
Here, as a representative of the image forming optical system, the configuration of the green light image forming
As shown in FIG. 3, the green light image forming
The green light liquid crystal
これらPBS10と緑色光用液晶セル11Gとの間の光路上に位相差補償板12が配置されている。
この位相差補償板12は、表面に対して光学軸が垂直となるCプレートと、二軸性の屈折率異方性を有するOプレートとを一体化したC+O補償板により構成されているので、従来のように補償板を傾ける必要が無くなり、省スペース化が可能となり、しかも、配置が容易である。
A phase
Since the
ここで、位相差補償板12の光学異方性について説明する。
位相差補償板12のCプレート53は、図4(a)に屈折率楕円体で示すように、Cプレートの各方向の屈折率の関係は、nx=ny>nzであり、Cプレートの光学軸に平行に入射する光に対しては等方的であることから、位相差を補償することができない。すなわち、液晶パネルからCプレート53に垂直に入射した光に対しては、位相差を補償することができない。一方、液晶パネルから出射した光のうち、斜め成分の光、つまりVAモードの液晶の斜め成分については、その位相差を光学補償する。なお、このCプレート62については、nx=nyを完全に満たす必要はなく、僅かに位相差を有していても良く、具体的には正面位相差値が0nmから3nm程度であってもよい。
Here, the optical anisotropy of the
As shown in FIG. 4A by a refractive index ellipsoid, the
この種のCプレート53としては、厚み方向の位相差Rthが100nm以上300nm以下であるのが好ましく、180nmであるのがより好ましい。ここで、厚み方向の位相差Rthは、以下の式によって定義される。
Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
ただし、nx、nyは、図4(a)に示したCプレートにおいて、面方向の主屈折率を示し、nzは、同じく厚さ方向の主屈折率を示している。また、dはCプレートの厚さを示している。
As this type of
Rth = {(nx + ny) / 2−nz} × d
In the C plate shown in FIG. 4A, nx and ny indicate the main refractive index in the surface direction, and nz similarly indicates the main refractive index in the thickness direction. D indicates the thickness of the C plate.
一方、Oプレート54は、図4(b)に屈折率楕円体で示すように、各方向の屈折率の関係がnx<ny<nzとなる(あるいは、図示はしないがnz<ny<nxとなる)二軸の位相差補償板である。Oプレート54は、上述のカラムを形成した無機膜により遅相軸54cを有している。Oプレート54の遅相軸54cは、図4(b)に示した屈折率楕円体を、基板61の法線方向から見て基板61上(基板面)に投影した楕円形の長軸に一致する。
On the other hand, in the
この緑色光用画像形成光学系3Gでは、これら構成要素のうち、入射側偏光板9を除いて、PBS10、緑色光用液晶ライトバルブ11G、位相差補償板12、および射出側偏光板13は、略三角柱の形状を有する筐体50に固定されている。筐体50は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い材料で構成されている。
In the green light image forming
筐体50の3つの側面には、光を通過させる開口部がそれぞれ設けられている。筐体50の3つの側面のうち、互いに直角に接する2つの面を第1側面、第2側面とし、第1側面および第2側面に対して45°の角度で接する面を第3側面とする。第1側面の外面側には開口部を塞ぐように液晶ライトバルブ11Rが固定され、第1側面の内面側には開口部を塞ぐように位相差補償板12が固定されている。つまり、開口部の縁(周縁部)を液晶ライトバルブ11Rの外縁部(外周部)と位相差補償板12の外縁部(外周部)とで挟んだ状態で開口部が塞がれている。第2側面の外面側には開口部を塞ぐように射出側偏光板13が固定されている。第3側面の外面側には開口部を塞ぐようにPBS10が固定されている。このような構成により、筐体50の内部は密閉された空間となっている。
Openings that allow light to pass through are respectively provided on three side surfaces of the
そして、この筐体50の密閉された空間には、乾燥気体51が満たされている。
この乾燥気体としては、低湿度、例えば、25℃にて25%以下の湿度の乾燥空気、ドライ窒素ガス等が挙げられる。この乾燥空気は、この筐体50の密閉された空間内にシリカゲル等の乾燥剤あるいは除湿剤を空気と共に封入することにより得ることができる。この乾燥空気の替わりにドライ窒素ガス等を注入することとしてもよい。
The sealed space of the
Examples of the dry gas include dry air having a low humidity, for example, a humidity of 25% or less at 25 ° C., and dry nitrogen gas. This dry air can be obtained by sealing a desiccant such as silica gel or a dehumidifier together with air in a sealed space of the
この緑色光用画像形成光学系3Gでは、光源光から分離された緑色光LGは入射側偏光板9に入射する。入射側偏光板9は所定の方向に振動する直線偏光を透過するものであり、PBS10の偏光分離面に対するP偏光を透過するように透過軸が設定されている。そして、インテグレーター光学系7を通った光源光は、偏光状態がP偏光に揃えられているため、緑色光LGの略全てが入射側偏光板9を透過してPBS10に入射する。
このPBS10では、複数の金属線が形成されたガラス基板の主面が偏光分離面となり、この偏光分離面は、偏光分離面に入射する緑色光LGの中心軸に対して略45°の角度をなしているので、偏光分離面に入射した緑色光LGのうち、偏光方向が反射軸方向と一致するS偏光は偏光分離面で反射し、偏光方向が透過軸方向と一致するP偏光は偏光分離面を透過する。
In the green light image forming
In this
PBS10を透過した緑色光LGは、位相差補償板12、対向基板32を順次透過し、液晶層33に入射した後にTFTアレイ基板31上で反射して折り返される。緑色光LGは、液晶層33を透過する間に変調されて変調光となり、対向基板32、位相差補償板12を再度透過する。
The green light LG that has passed through the
図5は、三角柱ユニットの筐体50内の25℃における湿度と位相差値との関係を示す図であり、湿度が25%以下に保たれていれば、位相差値の変動幅が5%以下に抑えることができることが分かる。
このように、筐体50内の湿度を25%以下に保つことにより、筐体50内が外気の影響を受け難くなり、この筐体50に配置された位相差補償板12の位相差変化を押さえることができ、コントラストの低下を防止することができる。
さらに、プロジェクター1を用いて投影を行った場合に、位相差補償板12の温度が100℃近くにまで上昇した場合においても、図5に示すように、位相差値の変動幅を5%以下に抑えることができ、プロジェクターの投影中にコントラストが低下する虞もない。
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the humidity at 25 ° C. in the
Thus, by keeping the humidity in the
Further, when projection is performed using the
以上説明したように、本実施形態のプロジェクター1によれば、三角柱ユニットの筐体50の密閉された空間に乾燥気体51を満たしたので、この筐体50内における湿度を25%以下に保つことができ、しかも、この低湿度を長期間に亘って保持することができる。したがって、筐体50内が外気の影響を受け難くなることから、この筐体50に配置された位相差補償板12の位相差変化を無くすことができ、その結果、コントラストの低下を防止することができる。
As described above, according to the
[第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態のプロジェクターの液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの断面図であり、本実施形態の三角柱ユニットが第1実施形態の三角柱ユニットと異なる点は、第1実施形態の三角柱ユニットでは、筐体50の密閉された空間に乾燥気体51を満たしたのに対し、本実施形態の三角柱ユニットでは、筐体50の密閉された空間に屈折率異方性の無い物質71を満たした点であり、この他の点については、第1実施形態のプロジェクターと全く同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view of the triangular prism unit that holds the liquid crystal light valve of the projector according to the second embodiment of the present invention. The triangular prism unit of the present embodiment is different from the triangular prism unit of the first embodiment in the first embodiment. In the triangular prism unit of the embodiment, the sealed space of the
この屈折率異方性の無い物質としては、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸カリウムガラス等のガラスが好適に用いられる。
この屈折率異方性の無い物質は、筐体50に位相差補償板12等を配置した後、筐体50の密閉された空間内に満たすことにより、充填することができる。
As the material having no refractive index anisotropy, glass such as borosilicate glass or potassium borosilicate glass is preferably used.
The substance having no refractive index anisotropy can be filled by placing the phase
この三角柱ユニットでは、筐体50の密閉された空間に屈折率異方性の無い物質71を満たしたので、位相差補償板12の周辺に水分が存在しないこととなり、この位相差補償板12は、周囲の湿度の影響を受けない。
In this triangular prism unit, since the sealed space of the
図7は、三角柱ユニットの筐体50内の25℃における湿度と位相差値との関係を示す図であり、筐体50の密閉された空間に屈折率異方性の無い物質71を満たしたので、この空間は湿度が0%となり、位相差値の変動幅を0%とすることができることが分かる。
このように、筐体50の密閉された空間に屈折率異方性の無い物質71を満たしたことにより、筐体50内が外気の影響を受けること無く、この筐体50に配置された位相差補償板12の位相差変化を無くすことができ、コントラストの低下を防止することができる。
さらに、このプロジェクターを用いて投影を行った場合に、位相差補償板12の温度が100℃近くにまで上昇した場合においても、位相差補償板12の位相差変化が無く、プロジェクターの投影中にコントラストが低下する虞もない。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the humidity at 25 ° C. in the
As described above, since the sealed space of the
Further, when projection is performed using this projector, even when the temperature of the phase
本実施形態のプロジェクターにおいても、第1実施形態のプロジェクターと同様の作用・効果を奏することができる。
しかも、筐体50の密閉された空間に屈折率異方性の無い物質71を満たしたので、筐体50内が外気の影響を受けることが全く無く、この筐体50に配置された位相差補償板12の位相差変化を無くすことができ、コントラストの低下を防止することができる。
The projector according to the present embodiment can achieve the same operations and effects as the projector according to the first embodiment.
Moreover, since the sealed space of the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、位相差補償板として、石英ガラス製の基板の一方の面にCプレート(負の一軸のCプレート)を形成し、他方の面にOプレートを形成したものを用いたが、石英ガラス基板の一方の面にCプレート(負の一軸のCプレート)を形成し、他方の面にCプレート(負の一軸のCプレート)とOプレートとをこの順に積層して形成したものを用いても良い。
その他、プロジェクターの各種構成部材の材料、形状、数、配置等に関しては、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a retardation plate in which a C plate (negative uniaxial C plate) is formed on one surface of a quartz glass substrate and an O plate is formed on the other surface is used. However, a C plate (negative uniaxial C plate) is formed on one surface of a quartz glass substrate, and a C plate (negative uniaxial C plate) and an O plate are stacked in this order on the other surface. A thing may be used.
In addition, the material, shape, number, arrangement, and the like of the various structural members of the projector are not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
1…プロジェクター、11R,11G,11B…反射型の液晶ライトバルブ、12…位相差補償板、50…筐体、51…乾燥気体、53…Cプレート、54…Oプレート、71…屈折率異方性の無い物質
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、
複数の前記液晶ライトバルブそれぞれに設けられた位相差補償板と、
前記液晶ライトバルブに設けられた前記位相差補償板を内側に配置した状態で、前記液晶ライトバルブ及び前記位相差補償板を一側面にて保持するとともに、内部空間を光路とする複数の筐体と、
前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、
前記筐体内を乾燥気体にて満たしてなることを特徴とする投射型表示装置。 A light source that emits multiple colored lights of different colors;
A plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode for modulating each of the plurality of color lights;
A retardation compensation plate provided in each of the plurality of liquid crystal light valves;
A plurality of housings that hold the liquid crystal light valve and the phase difference compensation plate on one side in a state where the phase difference compensation plate provided on the liquid crystal light valve is disposed on the inner side, and have an internal space as an optical path. When,
A color synthesizing optical system that synthesizes the color light modulated by the plurality of liquid crystal light valves;
A projection optical system that projects the light synthesized by the color synthesis optical system onto a projection surface, and
A projection-type display device, wherein the casing is filled with a dry gas.
前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、
複数の前記液晶ライトバルブそれぞれに設けられた位相差補償板と、
前記液晶ライトバルブに設けられた前記位相差補償板を内側に配置した状態で、前記液晶ライトバルブ及び前記位相差補償板を一側面にて保持するとともに、内部空間を光路とする複数の筐体と、
前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、
前記筐体内を屈折率異方性の無い物質にて満たしてなることを特徴とする投射型表示装置。 A light source that emits multiple colored lights of different colors;
A plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode for modulating each of the plurality of color lights;
A retardation compensation plate provided in each of the plurality of liquid crystal light valves;
A plurality of housings that hold the liquid crystal light valve and the phase difference compensation plate on one side in a state where the phase difference compensation plate provided on the liquid crystal light valve is disposed on the inner side, and have an internal space as an optical path. When,
A color synthesizing optical system that synthesizes the color light modulated by the plurality of liquid crystal light valves;
A projection optical system that projects the light synthesized by the color synthesis optical system onto a projection surface, and
A projection type display device characterized in that the casing is filled with a substance having no refractive index anisotropy.
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JP2011020716A JP2012159782A (en) | 2011-02-02 | 2011-02-02 | Projection type display device |
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CN113950643A (en) * | 2019-07-02 | 2022-01-18 | 杜尔利塔斯有限公司 | Spatial light modulation |
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- 2011-02-02 JP JP2011020716A patent/JP2012159782A/en not_active Withdrawn
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