JP2016133633A - 光学ユニット、投写型表示装置、電子機器 - Google Patents
光学ユニット、投写型表示装置、電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016133633A JP2016133633A JP2015008354A JP2015008354A JP2016133633A JP 2016133633 A JP2016133633 A JP 2016133633A JP 2015008354 A JP2015008354 A JP 2015008354A JP 2015008354 A JP2015008354 A JP 2015008354A JP 2016133633 A JP2016133633 A JP 2016133633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- light
- polarizing plate
- crystal panel
- display
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】表示パターンの輪郭部分に生ずる滲みや色むらを低減可能な光学ユニット、該光学ユニットを備えた投写型表示装置及び電子機器を提供すること。【解決手段】光学ユニット100は、第1偏光板81と、第1偏光板81に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第2偏光板82と、第1偏光板81と第2偏光板82との間に配置された調光用液晶パネル110Aと、を含む第1光変調部121と、第2偏光板82に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第3偏光板83と、第2偏光板82と第3偏光板83との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、を含む第2光変調部122と、を備え、調光用液晶パネル110Aの画素の大きさは、表示用液晶パネル110Bの画素の大きさよりも大きく、調光用液晶パネル110Aの光の入射側及びまたは射出側に第1光変調部121のコントラスト比を低下させる位相板91を有する。【選択図】図1
Description
本発明は、光学ユニット、投写型表示装置、電子機器に関する。
光学ユニットとして光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出する光変調手段がある。このような光変調手段は、例えば表示光をスクリーンなどに拡大投写する投写型表示装置(プロジェクター)などに用いられている。
例えば、特許文献1には、第1偏光板と第2偏光板との間に、補正用液晶パネルと、映像信号に応じて光を変調する表示用液晶パネルとを設けた液晶プロジェクターが開示されている。補正用液晶パネルは、表示用液晶パネルと液晶分子のツイスト方向が同じであって、液晶分子の配向方向(液晶分子がプレチルトしている方向)が光軸を中心に180度逆向きになるように、表示用液晶パネルに対して配置される例が示されている。これにより、表示用液晶パネルにおいて液晶分子がプレチルト角を有して配向していることに起因するコントラストの低下を改善できるとしている。
また、例えば、特許文献2には、光源から射出された光を変調する第1光変調素子と、第1光変調素子と光路上に直列に配置され、第1光変調素子から射出される光を変調する第2光変調素子とを備え、第1光変調素子の光学像の明視方向と第2光変調素子の明視方向とが略一致するように配置された画像表示装置が開示されている。この画表示装置によれば、第1光変調素子の明視方向と第2光変調素子の明視方向とを略一致させることで、第2光変調素子から射出される画像の均一性やコントラスト特性を向上させ、鮮明な画像を得ることができるとしている。また、第1光変調素子及び第2光変調素子として液晶ライトバルブ(一対の偏光板の間に配置された液晶パネルを有する)が挙げられている。
上記特許文献1や上記特許文献2において、光学補正用の液晶パネルの画素の大きさが表示用の液晶パネルの画素の大きさよりも大きい場合、表示用の液晶パネルの表示パターンに対応して光学補正用の液晶パネルを駆動すると、相互の画素の大きさの違いから該表示パターンの周辺に、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分が生ずるという課題があった。このような階調状態が異なる部分は、特に画像処理において人間の視覚に近いHDR(High Dynamic Range)処理が行われている場合、表示パターンの輪郭部分に生ずる滲みや色むらとして認識され、「ハロー」と呼ばれている。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例]本適用例に係る光学ユニットは、第1偏光板と、前記第1偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第2偏光板と、前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置された調光用液晶パネルと、を含む第1光変調部と、前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第3偏光板と、前記第2偏光板と前記第3偏光板との間に配置された表示用液晶パネルと、を含む第2光変調部と、を備え、前記調光用液晶パネルの画素の大きさは、前記表示用液晶パネルの画素の大きさよりも大きく、前記調光用液晶パネルの光の入射側及びまたは射出側に前記第1光変調部のコントラスト比を低下させる位相板を有することを特徴とする。
本適用例によれば、位相板によって第1光変調部のコントラスト比を低下させることで、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記第2光変調部は、前記第2偏光板と前記表示用液晶パネルとの間に配置され、前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が合致するように配置された第4偏光板を含むことが好ましい。
この構成によれば、第4偏光板を備えることによって第2光変調部におけるコントラスト比を改善することができる。すなわち、より高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
この構成によれば、第4偏光板を備えることによって第2光変調部におけるコントラスト比を改善することができる。すなわち、より高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、a−プレートまたは2軸位相差板であって、前記調光用液晶パネルの液晶層の遅相軸の方位方向と、前記位相板の遅相軸の方位方向とが合致するように配置されていることが好ましい。
この構成によれば、調光用液晶パネルの液晶層の遅相軸の方位方向と、位相板の遅相軸の方位方向とを合致させることで、相互の遅相軸がずれることに起因する光漏れを防止して、高いコントラストを実現できる。
この構成によれば、調光用液晶パネルの液晶層の遅相軸の方位方向と、位相板の遅相軸の方位方向とを合致させることで、相互の遅相軸がずれることに起因する光漏れを防止して、高いコントラストを実現できる。
上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、c−プレートであって、前記調光用液晶パネルの基板面の法線に対して遅相軸が傾斜するように配置されていることが好ましい。
この構成によれば、c−プレートの遅相軸における傾斜角度を調整することで第1光変調部のコントラスト比を調整することができる。すなわち、第2光変調部のコントラスト比に応じて第1光変調部のコントラスト比を調整してハローを低減し、表示状態を最適化できる。
この構成によれば、c−プレートの遅相軸における傾斜角度を調整することで第1光変調部のコントラスト比を調整することができる。すなわち、第2光変調部のコントラスト比に応じて第1光変調部のコントラスト比を調整してハローを低減し、表示状態を最適化できる。
上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、λ/2板であって、前記調光用液晶パネルの光の入射側と射出側とに配置され、λ/2板の遅相軸は入射側の前記第1偏光板及び射出側の前記第2偏光板の透過軸または吸収軸に対して方位方向がわずかにずれて配置され、相互のλ/2板の遅相軸が交差する角度は90度以外の角度であることが好ましい。
この構成によれば、第1光変調部において第1偏光板を透過した偏光を第2偏光板から射出させる所謂白表示のときには、射出側の第2偏光板に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれているだけなので、白表示時の透過率は低下し難い。これに対して、第1光変調部において第1偏光板を透過した偏光を第2偏光板から射出させない所謂黒表示のときには、射出側の第2偏光板に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれていることで光漏れが生じるので、第1光変調部のコントラスト比が低下することとなる。すなわち、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)が目立ち難くなり、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
この構成によれば、第1光変調部において第1偏光板を透過した偏光を第2偏光板から射出させる所謂白表示のときには、射出側の第2偏光板に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれているだけなので、白表示時の透過率は低下し難い。これに対して、第1光変調部において第1偏光板を透過した偏光を第2偏光板から射出させない所謂黒表示のときには、射出側の第2偏光板に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれていることで光漏れが生じるので、第1光変調部のコントラスト比が低下することとなる。すなわち、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)が目立ち難くなり、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記位相板は、前記調光用液晶パネルと一体に形成されているとしてもよい。
この構成によれば、位相板と調光用液晶パネルとの間に隙間がないので、隙間から入射する迷光の影響を受け無くなる。すなわち、構造的にシンプルで優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
この構成によれば、位相板と調光用液晶パネルとの間に隙間がないので、隙間から入射する迷光の影響を受け無くなる。すなわち、構造的にシンプルで優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記第1光変調部のコントラスト比は、前記第2光変調部のコントラスト比に対して1/10以下となっていることが好ましい。
この構成によれば、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)を確実に目立ち難くして、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
この構成によれば、表示用液晶パネルの表示パターンの周辺に生ずる、好ましい表示状態と異なる階調状態の部分(ハロー)を確実に目立ち難くして、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
上記適用例に記載の光学ユニットにおいて、前記調光用液晶パネル及び前記表示用液晶パネルの液晶層における液晶分子の配向は、1軸の略垂直配向であることが好ましい。
この構成によれば、調光用液晶パネル及び表示用液晶パネルの液晶層における液晶分子の配向モードが1軸の略垂直配向(VA方式)となっているので、他の液晶分子の配向モードに比べて広い視角範囲に亘って高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
この構成によれば、調光用液晶パネル及び表示用液晶パネルの液晶層における液晶分子の配向モードが1軸の略垂直配向(VA方式)となっているので、他の液晶分子の配向モードに比べて広い視角範囲に亘って高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な光学ユニットを提供できる。
[適用例]本適用例に係る投写型表示装置は、光源と、前記光源から発する光の光軸上に配置された上記適用例に記載の光学ユニットと、前記光学ユニットから射出される表示光を拡大して投写する投写光学系と、を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、高いコントラストと優れた投写表示品質を実現可能な投写型表示装置を提供することができる。
本適用例によれば、高いコントラストと優れた投写表示品質を実現可能な投写型表示装置を提供することができる。
[適用例]本適用例に係る電子機器は、光源と、前記光源から発する光の光軸上に配置された上記適用例に記載の光学ユニットと、を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な電子機器を提供することができる。
本適用例によれば、高いコントラストと優れた表示品質を実現可能な電子機器を提供することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
(第1実施形態)
<光学ユニット>
本実施形態の光学ユニットについて、図1を参照して説明する。図1(a)は第1実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図1(b)は第1実施形態の光学ユニットにおける位相板を示す光学的な模式図、図1(c)は他の位相板を示す光学的な模式図である。
<光学ユニット>
本実施形態の光学ユニットについて、図1を参照して説明する。図1(a)は第1実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図1(b)は第1実施形態の光学ユニットにおける位相板を示す光学的な模式図、図1(c)は他の位相板を示す光学的な模式図である。
図1(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット100は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部121と、第1光変調部121の光の射出側に配置された第2光変調部122とを備えている。つまり、光学ユニット100は、2つの光変調部により、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。
第1光変調部121は、第1偏光板81と、位相板91と、調光用液晶パネル110Aと、第2偏光板82とを有している。第1偏光板81の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板81と第2偏光板82とが配置されている。本実施形態では、四角形の第1偏光板81において透過軸(または吸収軸)は、矢印で示すように長辺に沿った方向となっている。以降、当該長辺に沿った方向をX方向とし、X方向と直交する第1偏光板81の短辺に沿った方向をY方向とし、X方向及びY方向に直交し、光軸Lに沿った方向をZ方向として説明する。また、光軸Lに沿って光の入射側から見ることを「平面視」または「平面的に」と言うこととする。
調光用液晶パネル110Aは、光軸L上において、第1偏光板81と第2偏光板82との間に配置されている。調光用液晶パネル110Aの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。
第2光変調部122は、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と、第2偏光板82と第3偏光板83との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第2偏光板82と表示用液晶パネル110Bとの間に配置され、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板84とを有している。なお、第4偏光板84は必須の構成ではないが、表示用液晶パネル110Bに対して様々な角度で入射する偏光の偏光方向を安定させてコントラスト比を確保する観点から第4偏光板84を設けることが好ましい。
表示用液晶パネル110Bの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第4偏光板84及び第3偏光板83の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。調光用液晶パネル110A及び表示用液晶パネル110Bの構成と遅相軸とについては後述する。
第1光変調部121の位相板91は、例えば、図1(b)に示すように、屈折率の異方性を有する屈折率楕円体で示すことができるものであって、X方向とY方向とにより規定される面内における屈折率をnx,ny、Z方向に沿った屈折率をnzとするとき、nx>ny=nzの関係を満たすものである。このような屈折率楕円体である位相板91は、a―プレートと呼ばれている。位相板91の遅相軸は、最も屈折率が大きいnxの軸である。
位相板91は、第2光変調部122のコントラスト比に対して、第1光変調部121のコントラスト比が1/10以下となるように正面位相差値Rの値が設定されて第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に挿入される。また、位相板91の遅相軸と調光用液晶パネル110Aの遅相軸とが合致するように第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置される。位相板91の正面位相差値Rは次のような数式(1)によって与えられる。
R=Δn・d・・・・(1)
Δnは屈折率nxと屈折率nyとの差、dは位相板における位相を生じさせる部分の厚みである。
本実施形態における位相板91の正面位相差値Rは、例えば10nmである。このような位相板91の具体的な例としては、ガラスやフィルムなどの光学的に等方な透明基板(透明な支持体)に、トリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの1軸延伸フィルムを貼り付けたもの、同じく透明基板(透明な支持体)に酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を蒸着法により成膜したものが挙げられる。あるいは正面位相差値が所定の値となるように水晶板を所定の厚みに研磨したものでもよい。
R=Δn・d・・・・(1)
Δnは屈折率nxと屈折率nyとの差、dは位相板における位相を生じさせる部分の厚みである。
本実施形態における位相板91の正面位相差値Rは、例えば10nmである。このような位相板91の具体的な例としては、ガラスやフィルムなどの光学的に等方な透明基板(透明な支持体)に、トリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの1軸延伸フィルムを貼り付けたもの、同じく透明基板(透明な支持体)に酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を蒸着法により成膜したものが挙げられる。あるいは正面位相差値が所定の値となるように水晶板を所定の厚みに研磨したものでもよい。
第1光変調部121のコントラスト比を低下させる位相板91は、上述したa―プレートであることに限定されない。例えば、図1(c)に示すように、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体である位相板92であってもよい。このような位相板92は2軸位相差板と呼ばれている。2軸位相差板の具体的な例としては、上述した透明基板に、トリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの2軸延伸フィルムの貼り付けたもの、同じく透明基板に酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を蒸着法により成膜したものが挙げられる。あるいは正面位相差値が所定の値となるように水晶板を所定の厚みに研磨して重ね合わせたものでもよい。
なお、位相板91(92)は、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置されることに限定されず、調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置されていてもよい。また、第1偏光板81と第2偏光板82の間であって、調光用液晶パネル110Aの光の入射側と射出側とにそれぞれ配置されていてもよい。その場合は、それぞれの位相板の正面位相差値の合計値が所望の正面位相差値Rとなるように調整される。
また、位相板91(92)は、調光用液晶パネル110Aを構成する対向基板20の光の入射側において、対向基板20と一体的に形成されているとしてもよい。同様に、調光用液晶パネル110Aを構成する素子基板10の光の射出側において、素子基板10と一体的に形成されているとしてもよい。
<調光用液晶パネル>
次に、図2及び図3を参照して調光用液晶パネル110Aの一例について説明する。図2(a)は調光用液晶パネルの構成を示す概略平面図、図2(b)は図2(a)のH−H’線で切った調光用液晶パネルの構造を示す概略断面図である。図3は表示領域における配向膜と液晶層における液晶分子の配向状態を示す概略断面図である。
次に、図2及び図3を参照して調光用液晶パネル110Aの一例について説明する。図2(a)は調光用液晶パネルの構成を示す概略平面図、図2(b)は図2(a)のH−H’線で切った調光用液晶パネルの構造を示す概略断面図である。図3は表示領域における配向膜と液晶層における液晶分子の配向状態を示す概略断面図である。
図2(a)及び(b)に示すように、本実施形態の調光用液晶パネル110Aは、互いに対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50とを有する。素子基板10の基材10s及び対向基板20の基材20sは、透光性を有する例えば石英基板やガラス基板などが用いられている。なお、本明細書における透光性とは、可視光領域の波長の光を少なくとも85%以上透過可能な性質を言う。
素子基板10は、対向基板20よりも一回り大きい。素子基板10と対向基板20とは、対向基板20の外縁部に沿って額縁状に配置されたシール材40を介して貼り合わされ、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて、液晶層50が構成されている。シール材40は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材40には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。
シール材40の内側には、複数の画素Pがマトリックス状に配列した表示領域Eが設けられている。また、対向基板20には、シール材40と表示領域Eとの間に表示領域Eを取り囲む見切り部21が設けられている。見切り部21は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで構成されている。なお、表示領域Eは、表示に寄与する複数の画素Pに加えて、複数の画素Pを囲むように配置されたダミー画素を含むとしてもよい。
素子基板10には、複数の外部接続端子104が配列した端子部が設けられている。素子基板10の上記端子部に沿った第1の辺部とシール材40との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、第1の辺部に対向する第2の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に検査回路103が設けられている。さらに、第1の辺部と直交し互いに対向する第3の辺部及び第4の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に走査線駆動回路102が設けられている。第2の辺部のシール材40と検査回路103との間には、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105が設けられている。
これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102に繋がる配線は、第1の辺部に沿って配置された複数の外部接続端子104に接続されている。上記第1の辺部に沿った方向がX方向であり、第3の辺部及び第4の辺部に沿った方向がY方向である。
図2(b)に示すように、素子基板10は、基材10s、並びに基材10sの液晶層50側の面において画素Pごとに設けられた画素電極15と、画素電極15を覆う配向膜18とを有している。また、基材10sには、画素電極15をスイッチング制御する画素回路が設けられている。画素回路は、画素電極15をスイッチング制御するためのスイッチング素子である薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;以降、TFTと表す)30を含むものである。
対向基板20は、基材20s、並びに基材20sの液晶層50側の面に順に積層された見切り部21、平坦化層22、対向電極23、及び配向膜24などを有している。
見切り部21は、図2(a)に示すように表示領域Eを取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路102、検査回路103と重なる位置に設けられている。これにより対向基板20側からこれらの駆動回路を含む周辺回路に入射する光を遮り、周辺回路が光によって誤動作することを防止する役割を有している。また、不必要な迷光が表示領域Eに入射しないように遮光して、表示領域Eの表示における高いコントラストを確保している。
平坦化層22は、例えばシリコン酸化物などの無機材料からなり、透光性を有して見切り部21を覆うように設けられている。このような平坦化層22は、例えばプラズマCVD法などを用いて形成されたシリコン酸化膜であり、平坦化層22上に形成される対向電極23の表面凹凸を緩和可能な程度の膜厚を有している。
対向電極23は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜からなり、平坦化層22を覆うと共に、図2(a)に示すように対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106により素子基板10側の配線に電気的に接続されている。
画素電極15を覆う配向膜18及び対向電極23を覆う配向膜24は、調光用液晶パネル110Aの光学設計に基づいて設定されており、シリコン酸化物などの無機材料の斜め蒸着膜(無機配向膜)が採用されている。配向膜18,24は、無機配向膜の他にポリイミドなどの有機配向膜を採用してもよい。
このような調光用液晶パネル110Aは透過型且つアクティブ駆動型であって、画素Pが非駆動時に明表示となるノーマリーホワイトモードや、非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。前述したように光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光板が光学設計に応じて配置されて用いられる。
図3に示すように、素子基板10の画素電極15を覆う配向膜18は、例えば酸化シリコンを斜方蒸着して得られた酸化シリコンの柱状結晶体18aの集合体である。基材10sの法線と実線の矢印で示した成膜方向とがなす角度θbは、およそ45度である。柱状結晶体18aが基材10sの表面から成長する方向と法線とがなす角度θcは必ずしも上記角度θbと同じにならず、この場合は、およそ20度である。このような配向膜18の膜面において負の誘電異方性を有する液晶分子LCは長軸が上記成膜方向側に傾いたプレチルトを有して略垂直配向している。基材10sの法線と液晶分子LCの長軸とがなすプレチルト角θpはおよそ4度である。言い換えれば、液晶分子LCのプレチルト角θpがおよそ4度となるように、柱状結晶体18aの基材10sに対する成長の角度θcが制御されている。つまり成膜時の角度θbが制御されている。
同様に、対向基板20側の対向電極23を覆う配向膜24は、例えば酸化シリコンを斜方蒸着して得られた酸化シリコンの柱状結晶体24aの集合体である。基材20sの法線と破線の矢印で示した成膜方向とがなす角度θbは、およそ45度である。配向膜24の膜面(柱状結晶体24a)に対して液晶分子LCは成膜方向側にプレチルトを有した状態で略垂直配向している。柱状結晶体18a,24aの成長方向は断面視で平行しており交差していない。以降、柱状結晶体をカラムと称して説明する。
対向基板20側から見た素子基板10の配向膜18における液晶分子LCのプレチルトの方向は、図2(a)に示したように配向膜18における斜方蒸着の平面的な成膜方向(実線矢印で示す方位方向)と同じである。同じく対向基板20側から見た配向膜24の液晶分子LCのプレチルトの所定の方向は、図2(a)に示すように配向膜24における斜方蒸着の平面的な成膜方向(破線で示す方位方向)と同じである。このような1軸の略垂直配向方式(VA方式)における液晶分子LCのプレチルトの方向は、調光用液晶パネル110Aの光学設計条件に基づいて適宜設定される。本実施形態では、上記プレチルトの方向は光の入射側と射出側とに配置される第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)に対して45°の角度で交わっている。本実施形態では、Y方向とプレチルトの方向とがなす角度を、液晶分子LCにおけるプレチルトの方位角θaと呼ぶこととする。これにより、画素電極15と対向電極23との間に所定電位を与えて液晶層50を駆動したときに最大のコントラストが得られる構成となっている。
液晶分子LCの遅相軸は、液晶分子LCの長軸である。したがって、調光用液晶パネル110Aの画素電極15と対向電極23とに駆動電圧を与えて電界を発生させ、液晶分子LCをプレチルトの方向に倒すと、調光用液晶パネル110Aの遅相軸は、Y方向に対して時計回りに斜め45°の方向となる(図1(a)参照)。言い換えれば、本実施形態において調光用液晶パネル110Aの遅相軸とは、液晶層50を駆動したときの液晶分子LCにおける長軸の方位を指すものである。
<表示用液晶パネル>
本実施形態における表示用液晶パネル110Bは、透過型且つアクティブ駆動型の調光用液晶パネル110Aと基本的に同じ構成を有し、1軸の略垂直配向方式(VA方式)であって、実際に表示しようとする表示パターンの画像情報に基づいて駆動されるものである。ただし、表示用液晶パネル110Bにおける画素Pの大きさは、調光用液晶パネル110Aよりも小さい。言い換えれば、表示用液晶パネル110Bは、表示領域Eにおいて調光用液晶パネル110Aよりも高精細に配置された複数の画素Pを有するものである。また、表示用液晶パネル110Bにおける負の誘電異方性を有する液晶分子LCのプレチルトの方位角θaは135°となっている。これにより、調光用液晶パネル110Aと同様に、画素電極15と対向電極23との間に所定電位を与えて液晶層50を駆動したときに最大のコントラストが得られる構成となっている。したがって、表示用液晶パネル110Bの遅相軸は、Y方向に対して時計回りに斜め135°の方向となる(図1(a)参照)。
本実施形態における表示用液晶パネル110Bは、透過型且つアクティブ駆動型の調光用液晶パネル110Aと基本的に同じ構成を有し、1軸の略垂直配向方式(VA方式)であって、実際に表示しようとする表示パターンの画像情報に基づいて駆動されるものである。ただし、表示用液晶パネル110Bにおける画素Pの大きさは、調光用液晶パネル110Aよりも小さい。言い換えれば、表示用液晶パネル110Bは、表示領域Eにおいて調光用液晶パネル110Aよりも高精細に配置された複数の画素Pを有するものである。また、表示用液晶パネル110Bにおける負の誘電異方性を有する液晶分子LCのプレチルトの方位角θaは135°となっている。これにより、調光用液晶パネル110Aと同様に、画素電極15と対向電極23との間に所定電位を与えて液晶層50を駆動したときに最大のコントラストが得られる構成となっている。したがって、表示用液晶パネル110Bの遅相軸は、Y方向に対して時計回りに斜め135°の方向となる(図1(a)参照)。
次に、本発明によって改善する課題について図4及び図5を参照して具体的に説明する。図4は光学ユニットにおける光変調状態の課題を説明する図、図5は光学ユニットにおける第1光変調部及び第2光変調部のそれぞれのコントラスト比と表示パターン周辺のグレー部の輝度との関係を示す表である。
図4に示すように、光学ユニット100により表示したい画像を、例えば円形の白表示(White)と、円形の白表示(White)を取り囲む黒表示(Black)とを含む表示パターンとする。第2光変調部122では、当該表示パターンに基づいて表示用液晶パネル110Bが駆動される。第1光変調部121では、第2光変調部122において円形の白表示(White)となった部分を含む領域に対応する調光用液晶パネル110Aの画素Pが駆動される。調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、第1光変調部121における表示パターンは例えば上記円形の白表示(White)が内接する正方形の白表示(White)となる。それゆえに、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像は、円形の白表示(White)と、円形の白表示(White)を囲む正方形のグレー表示(Gray)と、正方形のグレー表示(Gray)を取り囲む黒表示(Black)とを含むことになる。これは、第1光変調部121及び第2光変調部122において共に黒表示(Black)となった部分は光の透過率が減少し黒レベルが向上した状態となるからである。また、第1光変調部121が白表示(White)で第2光変調部122が黒表示(Black)となった部分は、本来の表示したい画像における黒色表示(Black)に対して階調状態が異なるグレー表示(Gray)として認識される。
図5に示すように、例えば、第1光変調部121及び第2光変調部122のコントラスト比が共に100:1であるとし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は1000ルクス(lx)となる。第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像におけるグレー表示(Gray)の照度は第1光変調部121の白表示(White)の照度に第2光変調部122のBlack比率を乗じた値になる。同様に、表示された画像における黒表示(Black)の照度は第1光変調部121の黒表示(Black)の照度に第2光変調部122のBlack比率を乗じた値になる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が1000ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度に対して100倍である。
表示された画像におけるグレー表示(Gray)の部分は、本来、表示したい画像の黒表示(Black)の部分に対して階調状態が異なっていることから、グレー表示(Gray)の部分が目立つことは表示品質を低下させる。具体的には、近年、高精細で色再現性に優れた表示が求められていることから、画像処理において人間の視覚に近いHDR(High Dynamic Range)処理が行われている場合、グレー表示(Gray)の部分は表示パターンの輪郭部分に生ずる滲みや色むらとして認識されるため改善が求められている。
図5に示すように、例えば、第1光変調部121のコントラスト比を50:1とし、第2光変調部122のコントラスト比を200:1とし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は、コントラスト比が100:1である場合に比べて倍の2000ルクス(lx)となる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が500ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。よって、黒表示(Black)の照度は変わらないが、グレー表示(Gray)の照度は低下する。しかしながら、グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度に対して50倍でありまだ目立つ。この場合、第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比の1/4である。
これに対して、例えば、第1光変調部121のコントラスト比を31.62:1とし、第2光変調部122のコントラスト比を316.2:1とし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は3162ルクス(lx)となる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が316ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。よって、黒表示(Black)の照度は変わらないが、グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度に対して31.6倍となってグレー表示(Gray)が目立ち難くなる。この場合、第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比の1/10である。
また、例えば、第1光変調部121のコントラスト比をさらに低下させて10:1とし、第2光変調部122のコントラスト比を向上させて1000:1とし、第1光変調部121の白表示(White)の照度を100000ルクス(lx)とする。そうすると、第1光変調部121における黒表示(Black)の照度は10000ルクス(lx)となる。したがって、第1光変調部121と第2光変調部122とにより表示された画像の照度は、白表示(White)が100000ルクス(lx)となり、グレー表示(Gray)が100ルクス(lx)となり、黒表示(Black)が10ルクス(lx)となる。よって、黒表示(Black)の照度は変わらないが、グレー表示(Gray)の照度は黒表示(Black)の照度の10倍となってグレー表示(Gray)がさらに目立ち難くなる。この場合、第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比の1/100である。なお、表示された画像における黒表示(Black)の照度は、階調性を確保して優れた表示品質を実現する観点からできるだけ小さいことが好ましい。
上述した表示パターンの輪郭部分における滲みや色むらを改善するために、本実施形態の光学ユニット100は、第1光変調部121のコントラスト比を第2光変調部122に比べて1/10以下とすべく、第1光変調部121の位相板91を構成した。以降、第1光変調部121における光変調状態について、図6を参照して説明する。図6は第1実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。詳しくは、第1光変調部121における白表示及び黒表示の偏光状態を示す図である。
図6に示すように、第1光変調部121における第1偏光板81の例えば透過軸は、X方向に沿った方向になっている。このときの光軸(破線)を中心とする透過軸の角度を0°とする。第2偏光板82は、第2偏光板82の透過軸が第1偏光板81の透過軸に対して直交するように配置される。a−プレートである位相板91の遅相軸は45°であり、正面位相差値Rは例えば10nmである。調光用液晶パネル110Aを駆動して白表示とすると、白表示となった部分の遅相軸は前述したように45°となる。つまり、白表示のときの調光用液晶パネル110Aの遅相軸と位相板91の遅相軸とは合致した状態となる。なお、実際には、白表示のときの調光用液晶パネル110Aの遅相軸は、45°に対して多少のばらつきを有している。したがって、調光用液晶パネル110Aの遅相軸と位相板91の遅相軸とがほぼ合致した状態であればよい。
白表示において、第1偏光板81を透過した光は光軸を中心とする角度が0°の直線偏光である。この直線偏光が位相板91を透過すると長軸方向が0°の楕円偏光となる。さらにこの楕円偏光が駆動された調光用液晶パネル110Aを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Aがλ/2板と同様な作用を生ずることから、長軸方向が90°の楕円偏光となる。この楕円偏光の長軸方向と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。仮に、位相板91を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板91の正面位相差値Rが比較的に小さいことから、位相板91を配置しても白表示において照度が低下することはほとんどない。
これに対して、調光用液晶パネル110Aを駆動せずに液晶分子LCがほぼ垂直配向状態であるとすると、位相板91を透過した長軸方向が0°の楕円偏光は、長軸方向がほとんど変化しない状態で調光用液晶パネル110Aを透過する。したがって、長軸方向が0°の楕円偏光が第2偏光板82に入射して、第2偏光板82の透過軸に沿った方向の偏光成分だけが第2偏光板82を透過して黒表示がなされる。仮に、位相板91を削除すると、第1偏光板81を透過した光軸を中心とする角度が0°の直線偏光は、調光用液晶パネル110Aをそのまま透過して第2偏光板82に入射するため、透過軸が90°の第2偏光板82をほとんど透過できない。つまり、位相板91を削除した場合に比べて、位相板91を有する第1光変調部121は、コントラスト比が低下することになる。第1光変調部121から位相板91を削除した構成は、第2光変調部122と変わらない構成となることから、位相板91を備えることにより第1光変調部121のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比よりも低下する。位相板91の正面位相差値Rは、図5を用いて説明したように、第1光変調部121のコントラスト比が第2光変調部122のコントラスト比に比べて1/10以下となるように調整することが好ましい。
上記第1実施形態の光学ユニット100によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1光変調部121における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部121は、第2光変調部122のコントラスト比に対して第1光変調部121のコントラスト比を1/10以下とする位相板91を備えている。したがって、光学ユニット100による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット100を提供できる。
(2)第1光変調部121における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Bに対して調光用液晶パネル110Aを容易に位置決めすることができる。
(3)位相板91を調光用液晶パネル110Aと一体的に構成すれば、より構造が簡単な光学ユニット100を実現できる。
(1)第1光変調部121における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部121は、第2光変調部122のコントラスト比に対して第1光変調部121のコントラスト比を1/10以下とする位相板91を備えている。したがって、光学ユニット100による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット100を提供できる。
(2)第1光変調部121における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Bに対して調光用液晶パネル110Aを容易に位置決めすることができる。
(3)位相板91を調光用液晶パネル110Aと一体的に構成すれば、より構造が簡単な光学ユニット100を実現できる。
(第2実施形態)
<光学ユニット>
次に、第2実施形態の光学ユニットについて図7及び図8を参照して説明する。図7(a)は第2実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図7(b)は第2実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図である。図8は第2実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第2実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して位相板91(92)の構成を異ならせたものである。したがって、光学ユニット100と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
<光学ユニット>
次に、第2実施形態の光学ユニットについて図7及び図8を参照して説明する。図7(a)は第2実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図7(b)は第2実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図である。図8は第2実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第2実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して位相板91(92)の構成を異ならせたものである。したがって、光学ユニット100と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図7(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット200は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部221と、第1光変調部221の光の射出側に配置された第2光変調部122とを備えている。光学ユニット200は、第1光変調部221と第2光変調部122とにより、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。
第1光変調部221は、第1偏光板81と、位相板93と、調光用液晶パネル110Aと、第2偏光板82とを有している。第1偏光板81の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板81と第2偏光板82とが配置されている。
調光用液晶パネル110Aは、光軸L上において、第1偏光板81と第2偏光板82との間に配置されている。調光用液晶パネル110Aの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。
第2光変調部122は、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と、第2偏光板82と第3偏光板83との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第2偏光板82と表示用液晶パネル110Bとの間に配置され、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板84とを有している。
第1光変調部221において、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置された位相板93は、図7(b)に示すように、屈折率の異方性を示す屈折率楕円体において、nx=ny>nzの関係を満たすものであって、nz軸に沿った方向から見ると光学的に屈折率が等方な円形となる。このような屈折率楕円体はc−プレートと呼ばれている。本実施形態の位相板93は、c−プレートを光軸Lに対して時計回りに45°の軸を中心として所定の角度で傾斜させたものである。したがって、位相板93は、光軸Lの方向、すなわちZ方向から見ると方位角45°の方向に遅相軸を有する屈折率楕円体である。よって、位相板93の遅相軸と駆動されたときの調光用液晶パネル110Aの遅相軸とが合致することになる。位相板93における正面位相差値Rは、c−プレートの光軸Lに対する傾斜角度によって変化する。
位相板93の具体例、つまりc−プレートの具体例としては、前述した透明基板に、厚み方向(nz軸方向)の屈折率が異なるトリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどのフィルムを貼り付けたものが挙げられる。また、透明基板に無機材料を成膜して積層したものなどが挙げられる。
位相板93の具体例、つまりc−プレートの具体例としては、前述した透明基板に、厚み方向(nz軸方向)の屈折率が異なるトリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどのフィルムを貼り付けたものが挙げられる。また、透明基板に無機材料を成膜して積層したものなどが挙げられる。
位相板93もまた第1実施形態の位相板91(92)と同様に、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置されることに限定されず、調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置されていてもよい。
図8に示すように、第1光変調部221における白表示及び黒表示のときの光変調状態(偏光状態)は、基本的に第1実施形態の第1光変調部121と同じである。つまり、第1偏光板81を透過し光軸を中心とする角度が0°の直線偏光が位相板93を透過すると長軸方向が0°の楕円偏光となる。この楕円偏光が駆動された調光用液晶パネル110Aを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Aがλ/2板と同様な作用を生ずることから、楕円偏光の長軸方向が90°の方向となる。この楕円偏光の長軸方向と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板93を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板93の正面位相差値Rを10nm程度の小さい値とすれば、位相板93を配置しても白表示において照度が低下することはほとんどない。
これに対して、調光用液晶パネル110Aを駆動せずに液晶分子LCがほぼ垂直配向状態であるとすると、位相板93を透過した長軸方向が0°の楕円偏光は、長軸方向がほとんど変化しない状態で調光用液晶パネル110Aを透過する。したがって、長軸方向が0°の楕円偏光が第2偏光板82に入射して、第2偏光板82の透過軸に沿った方向の偏光だけが第2偏光板82を透過して黒表示がなされる。位相板93を削除した場合、第1偏光板81を透過した光軸を中心とする角度が0°の直線偏光は、調光用液晶パネル110Aをそのまま透過して第2偏光板82に入射するため、透過軸が90°の第2偏光板82をほとんど透過できない。つまり、位相板93を削除した場合に比べて、位相板93を有する第1光変調部221は、コントラスト比が低下することになる。第1光変調部221から位相板93を削除した構成は、第2光変調部122と変わらない構成となることから、位相板93を備えることにより第1光変調部221のコントラスト比は第2光変調部122のコントラスト比よりも低下する。位相板93の正面位相差値Rは、図5を用いて説明したように、第1光変調部221のコントラスト比が第2光変調部122のコントラスト比に比べて1/10以下となるように、c−プレートの光軸Lに対する傾斜角度を調整することが好ましい。また、調光用液晶パネル110A及び表示用液晶パネル110Bにおけるコントラスト比は温度に依存するので、使用温度条件に対応してc−プレートの光軸Lに対する傾斜角度を調整することが好ましい。
上記第2実施形態の光学ユニット200によれば、上記第1実施形態の効果(1)及び(2)と同様な効果に加えて、以下の効果が得られる。
(4)c−プレートの光軸Lに対する傾斜角度を変えると、位相板93の正面位相差値Rが変化する。つまり、c−プレートの上記傾斜角度を調整することで第1光変調部221のコントラスト比を調整することが可能な光学ユニット200を提供できる。言い換えれば、実際の表示パターンの輪郭部分における滲みや色むらなどの表示状態(表示品質)を調整可能な光学ユニット200を提供できる。
(4)c−プレートの光軸Lに対する傾斜角度を変えると、位相板93の正面位相差値Rが変化する。つまり、c−プレートの上記傾斜角度を調整することで第1光変調部221のコントラスト比を調整することが可能な光学ユニット200を提供できる。言い換えれば、実際の表示パターンの輪郭部分における滲みや色むらなどの表示状態(表示品質)を調整可能な光学ユニット200を提供できる。
(第3実施形態)
<光学ユニット>
次に、第3実施形態の光学ユニットについて、図9及び図10を参照して説明する。図9(a)は第3実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図9(b)は第3実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図である。図10は第3実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第3実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して第1光変調部121の構成を異ならせたものである。したがって、光学ユニット100と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
<光学ユニット>
次に、第3実施形態の光学ユニットについて、図9及び図10を参照して説明する。図9(a)は第3実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図9(b)は第3実施形態の光学ユニットにおける位相板の構成を説明する図である。図10は第3実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第3実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して第1光変調部121の構成を異ならせたものである。したがって、光学ユニット100と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図9(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット300は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部321と、第1光変調部321の光の射出側に配置された第2光変調部122とを備えている。光学ユニット300は、第1光変調部321と第2光変調部122とにより、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。
第1光変調部321は、第1偏光板81と、位相板94と、調光用液晶パネル110Aと、位相板95と、第2偏光板82とを有している。第1偏光板81の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板81と第2偏光板82とが配置されている。
調光用液晶パネル110Aは、光軸L上において、第1偏光板81と第2偏光板82との間に配置されている。調光用液晶パネル110Aの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板81及び第2偏光板82の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。
第2光変調部122は、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と、第2偏光板82と第3偏光板83との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第2偏光板82と表示用液晶パネル110Bとの間に配置され、第2偏光板82に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板84とを有している。
第1光変調部321において、第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置された位相板94は、図9(b)に示すように、λ/2板であって、光軸Lに沿った方向から見て、遅相軸に対して角度θで入射した直線偏光を倍の角度2θまで回転させて透過させるものである。調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置された位相板95も位相板94と同じλ/2板であって、遅相軸の角度設定が位相板94と異なっている。
図10に示すように、第1光変調部321において位相板94は、遅相軸が光軸を中心に反時計回りで1°となるように第1偏光板81と調光用液晶パネル110Aとの間に配置されている。また、位相板95は、遅相軸が光軸を中心に反時計回りで89°となるように調光用液晶パネル110Aと第2偏光板82との間に配置されている。第1光変調部321における白表示では、第1偏光板81を透過し光軸を中心とする角度が0°の直線偏光が位相板94に入射すると、0°の直線偏光と位相板94の遅相軸とがなす角度が1°であるため、光軸を中心に反時計回りの角度が2°の直線偏光となって射出される。2°の直線偏光が駆動された調光用液晶パネル110Aを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Aがやはりλ/2板と同様な作用を生ずることから、2°の直線偏光と調光用液晶パネル110Aの遅相軸とがなす角度が43°であることから、光軸を中心に反時計回りの角度が88°の直線偏光となって射出される。88°の直線偏光が位相板95に入射すると、88°の直線偏光と位相板95の遅相軸とがなす角度が1°であるため、光軸を中心に反時計回りの角度が90°の直線偏光となって射出される。したがって、90°の直線偏光と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。位相板94,95を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過して白表示がなされる。したがって、λ/2板である位相板94,95を配置しても白表示において照度が低下することはない。
これに対して、第1光変調部321における黒表示では、第1偏光板81を透過し光軸を中心に角度が0°の直線偏光が位相板94に入射すると、0°の直線偏光と位相板94の遅相軸とがなす角度が1°であるため、光軸を中心に反時計回りの角度が2°の直線偏光となって射出される。2°の直線偏光が駆動されていない調光用液晶パネル110Aに入射すると、駆動されていない調光用液晶パネル110Aでは液晶分子LCが略垂直配向していることから、光軸を中心に反時計回りの角度がほぼ2°の直線偏光のまま射出される。2°の直線偏光が位相板95に入射すると、2°の直線偏光と位相板95の遅相軸とがなす角度が87°のため、光軸を中心に反時計回りの角度が176°の直線偏光となって射出される。したがって、176°の直線偏光と第2偏光板82の透過軸の方向とが合致せず、且つ直交していないことから、結果的に第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を一部透過して黒表示がなされる。位相板94,95を削除しても第1偏光板81に入射した光は、第2偏光板82を透過せず黒表示がなされる。つまり、黒表示では、位相板94,95を削除した場合に比べて、位相板94,95を備えた第1光変調部321は黒レベルが下がることからコントラスト比が低下する。図5を用いて説明したように、第1光変調部321のコントラスト比が第2光変調部122のコントラスト比に比べて1/10以下となるように、光軸を中心とした位相板94,95における遅相軸の角度を調整することが好ましい。
上記第3実施形態の光学ユニット300によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1光変調部321における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部321は、第2光変調部122のコントラスト比に対して第1光変調部321のコントラスト比を1/10以下とする位相板94,95を備えている。位相板94,95は、λ/2板であって、調光用液晶パネル110Aの光の入射側と射出側とに配置され、λ/2板の遅相軸は入射側の第1偏光板81及び射出側の第2偏光板82の透過軸に対して方位方向がわずかにずれて配置され、相互のλ/2板の遅相軸が交差する角度は90度以外の角度である。したがって、第1光変調部321において第1偏光板81を透過した直線偏光を第2偏光板82から射出させる白表示のときには、射出側の第2偏光板82に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれているだけなので、白表示時の透過率は低下し難い。これに対して、第1光変調部321において第1偏光板81を透過した直線偏光を第2偏光板82から射出させない黒表示のときには、射出側の第2偏光板82に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれていることで光漏れが生じるので、第1光変調部321のコントラスト比が低下することとなる。ゆえに、光学ユニット300による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット300を提供できる。
(2)λ/2板である位相板94,95の光軸を中心とした遅相軸の角度を調整することで第1光変調部321のコントラスト比を調整することができる。
(3)第1光変調部321における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Bに対して調光用液晶パネル110Aを容易に位置決めすることができる。
(1)第1光変調部321における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部321は、第2光変調部122のコントラスト比に対して第1光変調部321のコントラスト比を1/10以下とする位相板94,95を備えている。位相板94,95は、λ/2板であって、調光用液晶パネル110Aの光の入射側と射出側とに配置され、λ/2板の遅相軸は入射側の第1偏光板81及び射出側の第2偏光板82の透過軸に対して方位方向がわずかにずれて配置され、相互のλ/2板の遅相軸が交差する角度は90度以外の角度である。したがって、第1光変調部321において第1偏光板81を透過した直線偏光を第2偏光板82から射出させる白表示のときには、射出側の第2偏光板82に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれているだけなので、白表示時の透過率は低下し難い。これに対して、第1光変調部321において第1偏光板81を透過した直線偏光を第2偏光板82から射出させない黒表示のときには、射出側の第2偏光板82に対してλ/2板の遅相軸がわずかにずれていることで光漏れが生じるので、第1光変調部321のコントラスト比が低下することとなる。ゆえに、光学ユニット300による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット300を提供できる。
(2)λ/2板である位相板94,95の光軸を中心とした遅相軸の角度を調整することで第1光変調部321のコントラスト比を調整することができる。
(3)第1光変調部321における調光用液晶パネル110Aの画素Pの大きさは、第2光変調部122の表示用液晶パネル110Bの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Bに対して調光用液晶パネル110Aを容易に位置決めすることができる。
(第4実施形態)
<光学ユニット>
次に、第4実施形態の光学ユニットについて図11及び図12を参照して説明する。図11(a)は第4実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図11(b)は調光用液晶パネルの配向処理状態を示す概略平面図、図11(c)は表示用液晶パネルの配向状態を示す概略平面図である。図12は第4実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第4実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して、主に表示用液晶パネル110Bの構成を異ならせたものである。具体的には、表示用液晶パネルの液晶層の配向方式をツイストネマティック方式(TN方式)としたものである。
<光学ユニット>
次に、第4実施形態の光学ユニットについて図11及び図12を参照して説明する。図11(a)は第4実施形態の光学ユニットの構成を示す概略斜視図、図11(b)は調光用液晶パネルの配向処理状態を示す概略平面図、図11(c)は表示用液晶パネルの配向状態を示す概略平面図である。図12は第4実施形態の光学ユニットにおける第1光変調部の光変調状態を示す図である。
第4実施形態の光学ユニットは、第1実施形態の光学ユニット100に対して、主に表示用液晶パネル110Bの構成を異ならせたものである。具体的には、表示用液晶パネルの液晶層の配向方式をツイストネマティック方式(TN方式)としたものである。
図11(a)に示すように、本実施形態の光学ユニット400は、光軸L上において、光の入射側に配置された第1光変調部421と、第1光変調部421の光の射出側に配置された第2光変調部422とを備えている。光学ユニット400は、第1光変調部421と第2光変調部422とにより、光源から入射する照明光を画像情報に基づいて変調し表示光として射出するものである。
第1光変調部421は、第1偏光板85と、位相板96と、調光用液晶パネル110Cと、第2偏光板86とを有している。第1偏光板85の透過軸(または吸収軸)に対して第2偏光板86の透過軸(または吸収軸)が直交するように、光軸L上において第1偏光板85と第2偏光板86とが配置されている。第1偏光板85の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで135°となっている。第2偏光板86の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで45°となっている。
調光用液晶パネル110Cは、上記第1実施形態の透過型且つアクティブ駆動型の調光用液晶パネル110Aと基本的に同じ構成を有し、1軸の略垂直配向方式(VA方式)であって、光軸L上において、第1偏光板85と第2偏光板86との間に配置されている。調光用液晶パネル110Cの光学設計は、矢印で示した遅相軸が第1偏光板85及び第2偏光板86の透過軸(または吸収軸)と交差するようになっている。
図11(b)に示すように、調光用液晶パネル110Cにおける無機配向膜の成膜方向を示す角度θaは、Y方向に対して90°である。つまり、調光用液晶パネル110Cの遅相軸は、X方向に沿った方向となっている。
図11(b)に示すように、調光用液晶パネル110Cにおける無機配向膜の成膜方向を示す角度θaは、Y方向に対して90°である。つまり、調光用液晶パネル110Cの遅相軸は、X方向に沿った方向となっている。
図11(a)に示すように、第1光変調部421の位相板96は、a−プレートであって、位相板96の遅相軸(実線の矢印で示す)が、調光用液晶パネル110Cの遅相軸(実線の矢印で示す)と合致するように、第1偏光板85と調光用液晶パネル110Cとの間に配置されている。位相板96の正面位相差値Rは例えば10nmである。位相板96の具体的な例としては、上記第1実施形態の位相板91と同様であり、ガラスやフィルムなどの光学的に等方な透明基板(透明な支持体)に、トリアセテート、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの1軸延伸フィルムを貼り付けたもの、同じく透明基板(透明な支持体)に酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機材料を蒸着法により成膜したものが挙げられる。あるいは正面位相差値が所定の値となるように水晶板を所定の厚みに研磨したものでもよい。
位相板96はa―プレートであることに限定されず、上記第1実施形態で説明したように、nx>ny>nzの関係を満たす屈折率楕円体である2軸位相差板であってもよい。また、位相板96は、第1偏光板85と調光用液晶パネル110Cとの間に配置されることに限定されず、調光用液晶パネル110Cと第2偏光板86との間に配置されていてもよい。また、第1偏光板85と第2偏光板86の間であって、調光用液晶パネル110Cの光の入射側と射出側とにそれぞれ配置されていてもよい。その場合は、それぞれの位相板の正面位相差値の合計値が所望の正面位相差値Rとなるように調整される。
また、位相板96は、調光用液晶パネル110Cを構成する対向基板20の光の入射側において、対向基板20と一体的に形成されているとしてもよい。同様に、調光用液晶パネル110Cを構成する素子基板10の光の射出側において、素子基板10と一体的に形成されているとしてもよい。
第2光変調部422は、第2偏光板86に対して透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板87と、第2偏光板86と第3偏光板87との間に配置された表示用液晶パネル110Dと、第2偏光板86と表示用液晶パネル110Dとの間に配置され、第2偏光板86に対して透過軸(または吸収軸)が合致するように配置された第4偏光板88とを有している。第4偏光板88の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで45°となっている。第3偏光板87の透過軸は、光軸Lを中心に時計回りで135°となっている。
表示用液晶パネル110Dは、TN方式であって、上記第1実施形態の透過型且つアクティブ駆動型の表示用液晶パネル110Bと基本的に同じ構成を有している。表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさは、調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさよりも小さい。
図11(c)に示すように、表示用液晶パネル110Dの対向基板における配向膜の配向処理方向は、光軸Lに沿った方向から見て破線の矢印で示す左下から右上に向かう方向であって、光の入射側に配置された第4偏光板88の透過軸と合致している。表示用液晶パネル110Dの素子基板における配向膜の配向処理方向は、光軸Lに沿った方向から見て実線の矢印で示す右下から左上に向かう方向であって、光の射出側に配置された第3偏光板87の透過軸と合致している。液晶層は正の誘電異方性を有する液晶分子LCからなり、光軸Lに沿った方向から見て液晶分子LCのツイスト方向は反時計回りであり、ツイスト角θtは90°である。なお、ツイスト角θtは必ずしも90°であることに限定されず、90°に近い例えば89°であってもよい。
図11(c)に示すように、表示用液晶パネル110Dの対向基板における配向膜の配向処理方向は、光軸Lに沿った方向から見て破線の矢印で示す左下から右上に向かう方向であって、光の入射側に配置された第4偏光板88の透過軸と合致している。表示用液晶パネル110Dの素子基板における配向膜の配向処理方向は、光軸Lに沿った方向から見て実線の矢印で示す右下から左上に向かう方向であって、光の射出側に配置された第3偏光板87の透過軸と合致している。液晶層は正の誘電異方性を有する液晶分子LCからなり、光軸Lに沿った方向から見て液晶分子LCのツイスト方向は反時計回りであり、ツイスト角θtは90°である。なお、ツイスト角θtは必ずしも90°であることに限定されず、90°に近い例えば89°であってもよい。
このような表示用液晶パネル110Dを備えた第2光変調部422は、実際に表示したい表示パターンに対応して表示用液晶パネル110Dが駆動される。本実施形態の第2光変調部422において、白表示を行うときは表示用液晶パネル110Dの画素Pには駆動電圧が印加されず、黒表示を行うときに表示用液晶パネル110Dの画素Pに駆動電圧が印加される。
図12に示すように、第1偏光板85を透過し光軸を中心とする角度が時計回りに135°の直線偏光が位相板96を透過すると長軸方向が時計回りに135°の楕円偏光となる。135°の楕円偏光が駆動された調光用液晶パネル110Cを透過すると、駆動された調光用液晶パネル110Cがλ/2板と同様な作用を生ずることから、楕円偏光の長軸方向が時計回りに45°の方向となる。楕円偏光の45°の長軸方向と第2偏光板86の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第1偏光板85に入射した光は、第2偏光板86を透過して白表示がなされる。位相板96を削除しても第1偏光板85に入射した光は、第2偏光板86を透過して白表示がなされる。位相板96の正面位相差値Rを10nm程度の小さい値とすれば、位相板96を配置しても白表示において照度が低下することはほとんどない。
これに対して、調光用液晶パネル110Cを駆動せずに液晶分子LCがほぼ垂直配向状態であるとすると、位相板96を透過した長軸方向が時計回りに135°の楕円偏光は、長軸方向がほとんど変化しない状態で調光用液晶パネル110Cを透過する。したがって、長軸方向が時計回りに135°の楕円偏光が第2偏光板86に入射して、第2偏光板86の透過軸に沿った方向の偏光だけが第2偏光板86を透過して黒表示がなされる。位相板96を削除した場合、第1偏光板85を透過した光軸を中心とする角度が時計回りで135°の直線偏光は、調光用液晶パネル110Cをそのまま透過して第2偏光板86に入射するため、透過軸が時計回りで45°の第2偏光板86をほとんど透過できない。つまり、位相板96を削除した場合に比べて、位相板96を有する第1光変調部421は、コントラスト比が低下することになる。位相板96の正面位相差値Rは、図5を用いて説明したように、第1光変調部421のコントラスト比が第2光変調部422のコントラスト比に比べて1/10以下となるように、位相板96の正面位相差値Rを調整することが好ましい。
なお、第1光変調部421に比べて第2光変調部422のコントラスト比を高める方策として、表示用液晶パネル110Dの光の入射側及び/または射出側に、液晶層における液晶分子LCの配向状態(プレチルトやツイスト)に起因する光漏れを防ぐ例えばc−プレートなどの光学補償板を配置してもよい。
上記第4実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1光変調部421における調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさは、第2光変調部422の表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部421は、第2光変調部422のコントラスト比に対して第1光変調部421のコントラスト比を1/10以下とする位相板96を備えている。したがって、光学ユニット400による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット400を提供できる。
(2)第1光変調部421における調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさは、第2光変調部422の表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Dに対して調光用液晶パネル110Cを容易に位置決めすることができる。
(3)位相板96を調光用液晶パネル110Cと一体的に構成すれば、より構造が簡単な光学ユニット400を実現できる。
(1)第1光変調部421における調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさは、第2光変調部422の表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさよりも大きい。また、第1光変調部421は、第2光変調部422のコントラスト比に対して第1光変調部421のコントラスト比を1/10以下とする位相板96を備えている。したがって、光学ユニット400による表示パターンの輪郭部分において、所望の表示状態と異なる階調状態となるグレー表示が目立ち難くなる。すなわち、高いコントラストと優れた表示品質とを実現可能な光学ユニット400を提供できる。
(2)第1光変調部421における調光用液晶パネル110Cの画素Pの大きさは、第2光変調部422の表示用液晶パネル110Dの画素Pの大きさよりも大きいので、光軸L上において、表示用液晶パネル110Dに対して調光用液晶パネル110Cを容易に位置決めすることができる。
(3)位相板96を調光用液晶パネル110Cと一体的に構成すれば、より構造が簡単な光学ユニット400を実現できる。
(第5実施形態)
<電子機器>
次に、本実施形態の光学ユニットが適用された電子機器について、図13を参照して説明する。図13は電子機器としての投写型表示装置の構成を示す概略図である。
<電子機器>
次に、本実施形態の光学ユニットが適用された電子機器について、図13を参照して説明する。図13は電子機器としての投写型表示装置の構成を示す概略図である。
図13に示すように、本実施形態の電子機器としての投写型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、を備えている。また、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、を備えている。さらに、3つの透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投写光学系としての投写レンズ1207と、を備えている。
偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。
ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ1207によってスクリーン1300上に投写され、画像が拡大されて表示される。
液晶ライトバルブ1210は、上記第1実施形態の光学ユニット100(図1参照)が適用されたものである。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。
このような投写型表示装置1000によれば、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記第1実施形態の光学ユニット100が用いられているので、高いコントラストと優れた表示品質とが実現された投写型表示装置1000を提供することができる。なお、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記第2実施形態の光学ユニット200、上記第3実施形態の光学ユニット300、上記第4実施形態の光学ユニット400を採用しても同様な効果が得られる。
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光学ユニット、該光学ユニットを適用する投写型表示装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)上記第1実施形態〜上記第3実施形態において、第2光変調部の構成は、これに限定されない。図14は変形例の第2光変調部の構成と光変調状態を示す概略図である。例えば、図14に示すように、変形例の第2光変調部122Bは、光軸上において互いの透過軸(または吸収軸)が直交するように配置された第3偏光板83と第4偏光板84と、第3偏光板83と第4偏光板84との間に配置された表示用液晶パネル110Bと、第4偏光板84と表示用液晶パネル110Bとの間に配置された位相板97とを有する。つまり、変形例の第2光変調部122Bは、上記第1実施形態の第2光変調部122に対して位相板97を備えていることが異なっている。
位相板97は、表示用液晶パネル110Bにおいて液晶層50の1軸の略垂直配向した液晶分子LCにおけるプレチルトに起因する位相差を打ち消す(光学的に補償する)目的で配置されている。このような位相板97の具体的な例としては、上記第2実施形態で説明した位相板93と同様にc−プレートを光軸に対して傾斜させ、光軸を中心に時計回りで45°の方位方向に遅相軸を発生させる例が挙げられる。また、上記第1実施形態で説明した位相板92と同様な2軸位相差板を光軸に対して傾斜させて、光軸を中心に時計回りで45°の方位方向に遅相軸を発生させたo―プレートを用いてもよい。
位相板97は、表示用液晶パネル110Bにおいて液晶層50の1軸の略垂直配向した液晶分子LCにおけるプレチルトに起因する位相差を打ち消す(光学的に補償する)目的で配置されている。このような位相板97の具体的な例としては、上記第2実施形態で説明した位相板93と同様にc−プレートを光軸に対して傾斜させ、光軸を中心に時計回りで45°の方位方向に遅相軸を発生させる例が挙げられる。また、上記第1実施形態で説明した位相板92と同様な2軸位相差板を光軸に対して傾斜させて、光軸を中心に時計回りで45°の方位方向に遅相軸を発生させたo―プレートを用いてもよい。
図14に示すように、第4偏光板84を透過し光軸を中心とする角度が90°の直線偏光が位相板97を透過すると長軸方向が90°の楕円偏光となる。この楕円偏光が駆動された表示用液晶パネル110Bを透過すると、駆動された表示用液晶パネル110Bの遅相軸は光軸を中心に時計回りで135°であり、表示用液晶パネル110Bがλ/2板と同様な作用を生ずることから、楕円偏光の長軸方向が0°の方向となる。この楕円偏光の長軸方向と第3偏光板83の透過軸の方向とが合致することから、結果的に第4偏光板84に入射した光は、第3偏光板83を透過して白表示がなされる。
これに対して、表示用液晶パネル110Bを駆動せずに液晶分子LCが略垂直配向状態であるとすると、位相板97を透過した長軸方向が90°の楕円偏光は、表示用液晶パネル110Bの液晶層50における液晶分子LCの位相差を光学的に補償する状態となっているので、表示用液晶パネル110Bからほぼ90°の直線偏光として射出される。したがって、90°の直線偏光が第3偏光板83に入射し、透過軸が0°の第3偏光板83からは光が射出されず黒表示となる。
このような位相板97を備えることで、視角特性を改善し高いコントラスト比を有する第2光変調部122Bを実現することができる。なお、位相板97は、表示用液晶パネル110Bと第3偏光板83との間に配置されていてもよい。
このような位相板97を備えることで、視角特性を改善し高いコントラスト比を有する第2光変調部122Bを実現することができる。なお、位相板97は、表示用液晶パネル110Bと第3偏光板83との間に配置されていてもよい。
(変形例2)上記実施形態において、調光用液晶パネルと表示用液晶パネルとの間の第2偏光板は、第1光変調部に含まれるとしてもよいし、第2偏光板と第4偏光板の透過軸または吸収軸が同じ方位方向となることから、第2偏光板または第4偏光板のいずれかは第2光変調部に含まれるとしてもよい。
(変形例3)上記第1実施形態において、位相板91は、位相板91の遅相軸が調光用液晶パネル110Aの遅相軸と合致するように配置される。したがって、無機材料を用いた斜方蒸着により、調光用液晶パネル110Aの配向膜18(配向膜24)を形成する場合、配向膜18(配向膜24)の膜厚を制御して配向膜18(配向膜24)に位相差(複屈折性)を与え、配向膜18(配向膜24)を位相板91として機能させてもよい。
(変形例4)上記第1実施形態〜上記第4実施形態のいずれかの光学ユニットが適用される電子機器は、上記第5実施形態の投写型表示装置1000に限定されない。例えば、投写型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として上記実施形態の光学ユニットを好適に用いることができる。また、本実施形態の光学ユニットは表示部として用いることに限定されず、露光装置などのシャッターとして用いてもよい。
50…液晶層、81,85…第1偏光板、82,86…第2偏光板、83…第3偏光板、84…第4偏光板、91,92,93,94,95,96,97…位相板、100,200,300,400…光学ユニット、110A,110C…調光用液晶パネル、110B,110D…表示用液晶パネル、121,221,321,421…第1光変調部、122,122B,422…第2光変調部、1000…投写型表示装置、1101…光源としてのランプユニット、1207…投写光学系としての投写レンズ、L…光軸、P…画素。
Claims (10)
- 第1偏光板と、前記第1偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第2偏光板と、前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置された調光用液晶パネルと、を含む第1光変調部と、
前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が直交するように配置された第3偏光板と、前記第2偏光板と前記第3偏光板との間に配置された表示用液晶パネルと、を含む第2光変調部と、を備え、
前記調光用液晶パネルの画素の大きさは、前記表示用液晶パネルの画素の大きさよりも大きく、
前記調光用液晶パネルの光の入射側及びまたは射出側に前記第1光変調部のコントラスト比を低下させる位相板を有することを特徴とする光学ユニット。 - 前記第2光変調部は、前記第2偏光板と前記表示用液晶パネルとの間に配置され、前記第2偏光板に対して透過軸または吸収軸が合致するように配置された第4偏光板を含むことを特徴とする請求項1に記載の光学ユニット。
- 前記位相板は、a−プレートまたは2軸位相差板であって、前記調光用液晶パネルの液晶層の遅相軸の方位方向と、前記位相板の遅相軸の方位方向とが合致するように配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学ユニット。
- 前記位相板は、c−プレートであって、前記調光用液晶パネルの基板面の法線に対して遅相軸が傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学ユニット。
- 前記位相板は、λ/2板であって、前記調光用液晶パネルの光の入射側と射出側とに配置され、λ/2板の遅相軸は入射側の前記第1偏光板及び射出側の前記第2偏光板の透過軸または吸収軸に対して方位方向がわずかにずれて配置され、相互のλ/2板の遅相軸が交差する角度は90度以外の角度であることを特徴とする請求項1または2に記載の光学ユニット。
- 前記位相板は、前記調光用液晶パネルと一体に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記第1光変調部のコントラスト比は、前記第2光変調部のコントラスト比に対して1/10以下となっていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記調光用液晶パネル及び前記表示用液晶パネルの液晶層における液晶分子の配向は、1軸の略垂直配向であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 光源と、
前記光源から発する光の光軸上に配置された請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学ユニットと、
前記光学ユニットから射出される表示光を拡大して投写する投写光学系と、を備えたことを特徴とする投写型表示装置。 - 光源と、
前記光源から発する光の光軸上に配置された請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学ユニットと、を備えたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015008354A JP2016133633A (ja) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 光学ユニット、投写型表示装置、電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015008354A JP2016133633A (ja) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 光学ユニット、投写型表示装置、電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016133633A true JP2016133633A (ja) | 2016-07-25 |
Family
ID=56426138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015008354A Pending JP2016133633A (ja) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 光学ユニット、投写型表示装置、電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016133633A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106681058A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-17 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 光配向设备 |
US20180120659A1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Lg Display Co., Ltd. | Liquid crystal display having light valve |
US10564528B2 (en) | 2017-08-10 | 2020-02-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Image projection apparatus including light modulation elements |
CN112965289A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-15 | 成都天马微电子有限公司 | 显示模组及其调光方法和显示装置 |
-
2015
- 2015-01-20 JP JP2015008354A patent/JP2016133633A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180120659A1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Lg Display Co., Ltd. | Liquid crystal display having light valve |
JP2018072839A (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | 光バルブを備えた液晶表示装置 |
US10310346B2 (en) * | 2016-10-31 | 2019-06-04 | Lg Display Co., Ltd. | Liquid crystal display having light valve |
CN106681058A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-17 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 光配向设备 |
CN106681058B (zh) * | 2016-12-28 | 2020-01-14 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 光配向设备 |
US10564528B2 (en) | 2017-08-10 | 2020-02-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Image projection apparatus including light modulation elements |
CN112965289A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-15 | 成都天马微电子有限公司 | 显示模组及其调光方法和显示装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7570328B2 (en) | Liquid crystal device and projection display device | |
JP4744606B2 (ja) | 位相差補償素子、van液晶表示素子、及び液晶プロジェクタ | |
US8208079B2 (en) | Optical compensator, liquid crystal display system, and projection type liquid crystal display system and production method and adjustment method of display system | |
JP4805130B2 (ja) | 反射型液晶表示素子及び反射型液晶プロジェクタ | |
JP4466693B2 (ja) | プロジェクタとその光学補償方法、及び液晶装置 | |
JP2008070666A (ja) | 位相差補償板、位相差補償器、液晶表示装置および投射型画像表示装置 | |
JP5552727B2 (ja) | 液晶装置、プロジェクタ、液晶装置の光学補償方法及び位相差板 | |
US20110228177A1 (en) | Liquid crystal device and projection display device | |
JP2016133633A (ja) | 光学ユニット、投写型表示装置、電子機器 | |
US7659955B2 (en) | Liquid crystal device and projection display device with optical-axis-adjusting unit for optical compensator | |
JP5458466B2 (ja) | 液晶表示装置および投射型液晶表示装置 | |
JP5737854B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP6575563B2 (ja) | 液晶表示装置および電子機器 | |
JP5552728B2 (ja) | 液晶装置、プロジェクタ、液晶装置の光学補償方法及び位相差板 | |
JP4506183B2 (ja) | 液晶装置および投射型表示装置 | |
JP2009037025A (ja) | プロジェクタ及び液晶装置 | |
US11256140B2 (en) | Liquid crystal display apparatus and display method | |
JP2022183733A (ja) | 電気光学装置、電子機器、およびプロジェクター | |
JP2013113869A (ja) | 液晶装置、電子機器、及び位相差補償板 | |
US20180120649A1 (en) | Liquid crystal device and electronic apparatus | |
JP4962177B2 (ja) | 液晶装置及び電子機器 | |
JP2011180485A (ja) | 反射型液晶装置および電子機器 | |
JP2009025541A (ja) | プロジェクタ及びその光学補償方法、並び液晶装置 | |
JP2011180487A (ja) | 液晶装置および電子機器 | |
JP2023124102A (ja) | 液晶装置、表示装置、および光変調モジュール |