JP3807231B2 - 光変調装置の光漏れ評価装置、および光漏れ評価方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備えた光変調装置の光漏れを評価する光変調装置の光漏れ評価装置、および光漏れ評価方法に関するものである。
【0002】
【背景技術】
従来より、複数の色光を画像情報に応じて各色光毎に変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された色光を合成する合成光学系であるプリズムと、このプリズムで合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系とを備えたプロジェクタが利用されている。このようなプロジェクタとしては、例えば、光源から射出された光束を、ダイクロイックミラーによって赤、緑、青の三色の色光に分離し、3枚の光変調装置である液晶パネルにより各色光毎に画像情報に応じて変調し、変調後の光束をクロスダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。
【0003】
ここで、液晶パネルは、対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備えて構成され、これら一対の基板のうち、一方の基板は、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、走査線およびデータ線に接続されたトランジスタ等のスイッチング素子と、このスイッチング素子に接続された画素電極とを有し、他方の基板は、画素電極以外の部分を覆う遮光膜を備えている。
この液晶パネルは、リフレクタや各種レンズ等で平行光束とされた光束が、画素電極面に対して垂直に入射するように設定・配置されている。このように、光を画素電極面に対して垂直に入射させれば、遮光膜で覆われているスイッチング素子等には、光の影響がほとんどない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平行光束が画素電極面に対して斜めに入射した場合、画素電極のみに入射する光束が遮光膜内に漏れる場合がある。そして、遮光膜内に光が漏れた場合、当該遮光膜で覆われているスイッチング素子が誤動作するという問題がある。このような問題は、近年の光源の高輝度化や、画素電極の微細化によって、光束の画素電極面に対する入射角度の許容範囲が狭くなっていることなどから、深刻な問題となっている。
このため、液晶パネルの画素電極面に入射する光の角度と、スイッチング素子への光の漏れとの関係を解析し、光の漏れがどの様な入射角度で発生するのかを明確にすることが望まれている。
【0005】
本発明の目的は、光変調装置に入射する光の入射角度と、スイッチング素子等への光の漏れとの関係を明確にすることが可能な光変調装置の光漏れ評価装置、および光漏れ評価方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備え、前記一対の基板のうち、一方の基板は、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、前記走査線およびデータ線に接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子に接続された画素電極とを備えた光変調装置の光漏れを評価する光変調装置の光漏れ評価装置であって、前記画素電極に照射するための光を射出する光源装置と、前記画素電極に照射される光の照射量を調節する絞り機構と、前記光源装置を、前記光変調装置を中心に、かつ、前記光の光軸を含んだ平面上で回転させるための光源回転調整機構と、前記光変調装置を所定の位置に取り付けるための光変調装置保持部材と、この光変調装置保持部材を、前記光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転させるための光変調装置保持部材回転機構と、前記光変調装置を介した光の照度を測定することによって、前記スイッチング素子への光の漏れを測定する光漏れ測定手段とを備えていることを特徴とする。
ここで、光源回転調整機構の回転角度としては、例えば、光軸から左右に20°ずつ程度が採用できる。これは、光の入射角度が20°以上傾くと、確実に光が漏れ、評価の対象とならないためである。
また、光変調装置としては、入射した光を外部からの画像情報に基づいて光変調し、入射側とは反対側から変調光束を射出する透過型のものが採用できる。
【0007】
このような本発明によれば、光源回転調整機構で光源装置を回転させながら、光変調装置保持部材に取り付けられている光変調装置に光を照射し、光漏れ測定手段でスイッチング素子への光の漏れを測定することで、光変調装置の画素電極面に入射する光の角度と、スイッチング素子への光の漏れとの関係を解析することが可能となる。これにより、光変調装置に入射する光の入射角度と、スイッチング素子等への光の漏れとの関係を明確にすることが可能となる。
また、光変調装置保持部材回転機構で光変調装置を回転させることで、光変調装置の配置角度による、光変調装置の画素電極面に入射する光の角度と、スイッチング素子への光の漏れとの関係も解析することが可能となり、この点からも、光変調装置に入射する光の入射角度と、スイッチング素子等への光の漏れとの関係を明確にすることが可能となる。
【0008】
以上において、前述の光源装置は、複数の光源と、これら複数の光源から射出された光を合成する合成光学系とを備えて構成されていることが好ましい。
このようにすれば、画素電極面に強い光を照射することが可能となり、当該強い光を画素電極面に照射することで、スイッチング素子に光が漏れた際に、光漏れ測定手段の反応を顕著にすることが可能となる。これにより、光漏れ測定手段の測定精度を向上させることが可能となる。
【0009】
また、前述の絞り機構は、絞り量の異なるものが複数設けられていることが望ましい。
このように、絞り量の異なる絞り機構を複数設け、光源装置から射出された光を多段階で絞ることにより、画素電極に入射する光のスポットを、所定の大きさに正確に合わせることが可能となるので、この点からも、光の漏れの測定精度を向上させることが可能となる。
【0010】
さらに、前述の光漏れ評価装置は、絞り機構によって照射量が調節された光を偏光させる偏光板を、所定の位置に取り付けるための偏光板保持部材を有し、この偏光板保持部材は、光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転可能とされていることが好ましい。
このようにすれば、光源装置から射出されたランダムな偏光光束の偏光方向を揃えて、偏光方向の異なる光を光変調装置に照射することが可能となるので、光変調装置の画素電極面に入射する光の角度と、スイッチング素子への光の漏れとの関係の解析に加えて、光の偏光方向別の関係も解析することが可能となる。
【0011】
また、前述の光漏れ評価装置には、画素電極に重なる位置に配置され、当該画素電極に色光を入射させるためのカラーフィルタが設けられていることが望ましい。
このようにすれば、例えば、三板式のプロジェクタのように、各光変調装置に異なる色光が入射する場合、光の色(波長)に応じた光漏れの状態を確認することが可能となる。そして、この光の色(波長)に応じた光漏れの状態をプロジェクタの製造に活かすことで、当該プロジェクタの製品品質を向上させることが可能となる。
【0012】
さらに、前述の光源装置は、光源を中心に、当該光軸の周囲を回転可能とされていることが好ましい。
このようにすれば、水平方向の角度だけでなく、上下方向の角度を変更することが可能となるので、光変調装置の画素電極面に入射する光の角度と、スイッチング素子への光の漏れとの関係をより一層詳細に解析することが可能となり、光変調装置に入射する光の入射角度と、スイッチング素子等への光の漏れとの関係をより一層明確にすることが可能となる。
また、本発明は、対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備え、前記一対の基板のうち、一方の基板は、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、前記走査線およびデータ線に接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子に接続された画素電極とを備えた光変調装置の光漏れを評価する光変調装置の光漏れ評価方法であって、前記画素電極に光源装置から射出された光を照射する照射工程と、前記画素電極に照射される光の照射量を調節する絞り調整工程と、前記光源装置を、前記光変調装置を中心に、かつ、前記光の光軸を含んだ平面上で回転させる光源回転調整工程と、前記光変調装置を、前記光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転させる光変調装置回転調整工程と、前記光変調装置を介した光の照度を測定することによって、前記光変調装置の出射側への光の漏れを測定する光漏れ測定工程とを備えていることを特徴とする。
このような本発明によれば、光漏れ評価方法は、照射工程と、絞り調整工程と、光源回転調整工程と、光変調装置回転調整工程と、光漏れ測定工程とを備えているので、上述した光漏れ評価装置と同様の作用・効果を享受できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(1)レンズアレイが使用されるプロジェクタの構造
図1には、本発明の実施形態に係る複数の光変調装置および色合成光学系を含む光学ユニットと、投写光学系とを備えたプロジェクタ100の構造が示されている。
このプロジェクタ100は、インテグレータ照明光学系110、色分離光学系120、リレー光学系130、電気光学装置140、色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム150、および投写光学系となる投写レンズ160を備えている。
【0014】
前記インテグレータ照明光学系110は、光源ランプ111Aおよびリフレクタ111Bを含む光源装置111と、第1レンズアレイ113と、第2レンズアレイ115と、反射ミラー117と、重畳レンズ119とを備えている。光源ランプ111Aから射出された光束は、リフレクタ111Bによって射出方向が揃えられ、第1レンズアレイ113によって複数の部分光束に分割され、反射ミラー117によって射出方向を90°折り曲げられた後、第2レンズアレイ115の近傍で結像する。第2レンズアレイ115から射出された各部分光束は、その中心軸(主光線)が後段の重畳レンズ119の入射面に垂直となるように入射し、さらに重畳レンズ119から射出された複数の部分光束は、後述する電気光学装置140を構成する3枚の液晶パネル141R、141G、141B上で重畳する。
【0015】
前記色分離光学系120は、2枚のダイクロイックミラー121、122と、反射ミラー123とを備え、これらのミラー121、122、123によりインテグレータ照明光学系110から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の3色の色光に分離する機能を有している。
前記リレー光学系130は、入射側レンズ131、リレーレンズ133、および反射ミラー135、137を備え、この色分離光学系120で分離された色光、例えば、青色光を液晶パネル141Bまで導く機能を有している。
前記電気光学装置140は、3枚の光変調装置となる液晶パネル141R、141G、141Bを備え、これらは、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として用いたもの(詳細は後述)であり、色分離光学系120で分離された各色光は、これら3枚の液晶パネル141R、141G、141Bによって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【0016】
前記色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム150は、前記3枚の液晶パネル141R、141G、141Bから射出された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。尚、クロスダイクロイックプリズム150には、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、4つの直角プリズムの界面に沿って略X字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム150で合成されたカラー画像は、投写レンズ160から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【0017】
(2)評価対象となる光学ユニットの構造
このようなプロジェクタ100において、電気光学装置140、およびクロスダイクロイックプリズム150は、光学ユニット170として一体化されている。すなわち、図2に示すように、電気光学装置140を構成する3枚の液晶パネル141R、141G、141Bは、クロスダイクロイックプリズム150の側面三方を囲むように配置される。
【0018】
具体的には、各液晶パネル141R、141G、141Bは、保持枠143内に収納され、この保持枠143の四隅部分に形成される孔143Aに透明樹脂製のピン145を光硬化型接着剤である紫外線硬化型接着剤とともに挿入することにより、クロスダイクロイックプリズム150の光入射端面151に接着固定された、いわゆるPOP(Panel On Prism)構造によりクロスダイクロイックプリズム150に固定されている。ここで、保持枠143には、矩形状の開口部143Bが形成され、各液晶パネル141R、141G、141Bは、この開口部143Bで露出し、この部分が画像形成領域となる。すなわち、各液晶パネル141R、141G、141Bのこの部分に各色光が導入され、画像情報に応じて光学像が形成される。
【0019】
各液晶パネル141R、141G、141Bは、入射した色光を図示しない外部からの画像情報に基づいて光変調し、入射側とは反対側から変調光束を射出する透過型の液晶パネルである。
液晶パネル141R、141G、141Bは、図3に示されるように、硝子等で構成された2枚の透明な基板(対向基板51、TFT基板52)の間にツイステッドネマチック(TN)液晶53が封入されたものである。
【0020】
対向基板51には、共通電極54、および不要光を遮光するための遮光膜であるブラックマトリクス55等が形成され、他方のTFT基板52には、画素電極56、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)57等が形成され、TFT57を介して画素電極56に電圧が印加されると、共通電極54との間に挟まれた液晶53が駆動されるという構成である。なお、TFT基板52には、複数の走査線58と複数のデータ線とがマトリクス状に交差して配置され、その交差部付近にTFT57が、ゲートを走査線58、ソースをデータ線59、ドレインを画素電極56に接続して配置される。
【0021】
そして、走査線58に順次選択電圧が印加されると、それに応じてオンしたX軸方向のTFT57を介して、画素電極に駆動電圧が書き込まれる。TFT57は、非選択電圧の印加によりオフとなり、印加された駆動電圧を図示しない蓄積容量等に保持する。つまり、液晶パネル141R、141G、141Bは、その駆動方式がアクティブマトリクス方式となっている。
ここで、ブラックマトリクス55は、平面視で、TFT基板52の画素電極56に応じた部分に開口が形成され、開口以外の部分が当該TFT基板52の画素電極56以外の部分を覆うように配置される。
【0022】
このような液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極56面に入射する光の角度と、TFT57への光の漏れとの関係を解析し、光の漏れがどの様な入射角度で発生するのかを明確にするためには、当該液晶パネル141R、141G、141Bの光漏れを評価する光漏れ評価装置200を用いる。
【0023】
(3)光漏れ評価装置の構造
図4〜図8には、前述の液晶パネル141R、141G、141Bの光漏れを評価するための光漏れ評価装置200が示されている。なお、図4には、光漏れ評価装置200の側面図、図5には、光漏れ評価装置200の平面図、図6には、光漏れ評価装置200の概略図、図7、8には、後述する評価装置本体201の平面図および断面図が示されている。
この光漏れ評価装置200は、液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極56に光を照射して、TFT57への光の漏れがどの様な入射角度で発生するか否かを評価するものであり、評価装置本体201と、この評価装置本体201が載置される載置台202と、光漏れ測定手段である光漏れ測定センサ298とを備えて構成されている。
載置台202の内部には、評価装置本体201や、光漏れ測定センサ298、光漏れ量表示器292(後述)等に電力を供給するための各種電源装置202Aが設置されている。
【0024】
評価装置本体201は、光源装置210と、集光部220と、絞り部230と、第1フィルタ部240と、第2フィルタ部250と、光変調装置保持部材である液晶パネル保持部材260とを備えて構成されている。なお、光源装置210以外は、カバー材270で覆われている。
光源装置210は、長方形状のプレート211と、このプレート211の長手方向中央部分に設置される直方体状の合成光学系である偏光ビームスプリッタ212と、この偏光ビームスプリッタ212の対向する入射端面側にそれぞれ配置される2つの光源213と、これら偏光ビームスプリッタ212および光源213を覆うランプカバー214とを備えて構成されている。従って、偏光ビームスプリッタ212および光源213は、プレート211およびランプカバー214で形成された空間に収納された状態となっている。
【0025】
プレート211の光源213側とは反対側の面(下面)の、当該光源213に応じた位置には、外部からの冷却空気を、光源に強制的に吹き付けるための吸気ファン215が取り付けられている。また、ランプカバー214の上面の、偏光ビームスプリッタ212の上方にあたる部分には、ランプカバー214内部の空気を外部に強制的に排気するための排気ファン216が取り付けられている。これにより、ランプカバー214内部に熱が溜まらず、内部の温度を所定の温度に保持することが可能となっている。
【0026】
偏光ビームスプリッタ212は、図9に示されるように、反射膜212Bを有する4個の反射プリズム212Aと、偏光分離膜212Dを有する2個の偏光プリズム212Cとを組み合わせて、側面L字形状に形成されている。
詳しくは、反射プリズム212Aは、2個の直角プリズムのどちらか一方の斜面に反射膜212Bを施し、斜面同士を接着して立方体にしたものである。この反射プリズム212Aの入射端面に入射した光は、反射膜212Bに当たった後、直角に方向を変えて反射するようになっている。
偏光プリズム212Cは、2個の直角プリズムのどちらか一方の斜面に偏光分離膜212Dを施し、斜面同士を接着して立方体にしたものである。この偏光プリズム212Cは、入射端面に平行な光波の電気的振動、つまり電界成分(P偏光)を通過させ、入射端面に垂直な電界成分(S偏光)を反射させるようになっている。
そして、図10に示されるように、偏光プリズム212Cの下面および側面に反射プリズム212Aが取り付けられた2つの部材を、その側面同士を合わせることで側面L字形状の偏光ビームスプリッタ212が形成されている。
【0027】
図9に戻って、このような各部材に、それぞれ光Cを入射させると、当該光Cは、偏光プリズム212Cの側面に取り付けられた反射プリズム212Aで反射し、偏光プリズム212CでP偏光C1とS偏光C2とに分けられ、これらのうち、P偏光C1は、偏光プリズム212Cから、S偏光C2は、偏光プリズム212Cの下面に取り付けられた反射プリズム212Aから、それぞれ図9中右側に向かって射出するようになっている。
【0028】
このような偏光ビームスプリッタ212の各偏光プリズム212CにおけるP偏光C1の射出端面側には、当該射出端面に対向して1/2波長板300がそれぞれ配置されている。
1/2波長板300は、直線偏光や楕円偏光等を、偏光面において、光軸を中心に90°回転させるためのものである。つまり、偏光プリズム212Cから射出したP偏光C1を1/2波長板300に入射させると、このP偏光C1は、偏光面において、光軸を中心に90°回転し、当該1/2波長板300を通過した光は、入射端面に垂直なS偏光C2となる。これにより、射出する光を、全てS偏光C2の光にすることができるようになっている。
なお、この1/2波長板300の特性を活かし、例えば、当該1/2波長板300を、S偏光C2の射出端面側に配置すれば、反射プリズム212Aから射出したS偏光C2を、P偏光C1にすることができ、これにより、射出する光の偏光の全てをP偏光C1とすることもできる。
【0029】
このように、偏光ビームスプリッタ212で、光Cを、P偏光C1とS偏光C2とに分けて射出するので、当該光Cを、照度をほとんど落とすことなく効率よく対象物に照射することが可能となる。また、偏光ビームスプリッタ212は、偏光プリズム212Cの下面および側面に反射プリズム212Aが取り付けられた2つの部材で形成されているので、当該偏光ビームスプリッタ212からは、各部材から射出されるP偏光C1同士およびS偏光C2同士が合成されて射出されることになり、これにより、光の強度を大きくすることが可能となっている。
さらに、1/2波長板300によって対象物に照射する光をS偏光C2の光に統一させることで、合成によって光の強度をより一層大きくすることが可能となっている。
【0030】
従って、2つの光源213を点灯させると、これらの光がそれぞれ偏光ビームスプリッタ212でP偏光とS偏光に分けられるとともに、P偏光は、1/2波長板300を通過してS偏光となる。そして、これら全てのS偏光が合成されて液晶パネル保持部材260に向かって射出する。つまり、プレート211の長手方向に直交する方向に沿って、偏光ビームスプリッタ212の中心を通る軸Aが、液晶パネル保持部材260に射出される光の基準となる光軸Aとなっている。このように、合成した光を画素電極56に照射することにより、1つの光源の光よりも、より強い光を画素電極56に照射することが可能となっている。
ここで、後述する他の集光部220、絞り部230、第1フィルタ部240、第2フィルタ部250は、この光軸A上に、かつ、光源装置210から液晶パネル保持部材260に向かって、集光部220、絞り部230、第1フィルタ部240、第2フィルタ部250の順に配置されている。
【0031】
集光部220は、光源装置210の偏光ビームスプリッタ212に対向する位置に配置されており、当該偏光ビームスプリッタ212から射出された光を集光する集光レンズ221と、この集光レンズ221を所定の位置に保持する集光レンズ保持部222とを備えて構成されている。
絞り部230は、集光レンズ221で集光された光を所定の大きさに絞って、液晶パネル保持部材260(後述)に取り付けられた液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極56に照射される光の照射量を調節するものであり、黒色の四角板状の部材の略中央部分に所定の大きさの孔が形成され(図示略)、当該画素電極56に照射される光の照射量を調節する第1絞り機構231と、この第1絞り機構231を支持する絞り支持部232とを備えて構成されている。
【0032】
第1フィルタ部240は、絞り部230から射出された光の光量を所定の光量に調節するための複数枚のND(Neutral Density)フィルタ241と、前記第1絞り機構231と同様の形状とされ、当該第1絞り機構231よりも孔の大きさが小さい第2絞り機構242と、これらNDフィルタ241および第2絞り機構242を所定の位置に支持する第1フィルタ支持部243とを備えて構成されている。この際、複数のNDフィルタ241、および第2絞り機構242は、第1フィルタ支持部243に着脱可能に支持されている。
なお、本実施形態では、絞り部230側にNDフィルタ241が配置され、第2フィルタ部250側に第2絞り機構242が配置されていたが、配置順序は、これに限らない。
従って、本光漏れ評価装置200は、絞り部230の第1絞り機構231と、第1フィルタ部240の第2絞り機構242との絞り量の異なる絞り機構を2つ備えている。
【0033】
第2フィルタ部250は、カラーフィルタ251と、偏光板252と、これらカラーフィルタ251および偏光板252を支持する偏光板保持部材である第2フィルタ支持部253と、この第2フィルタ支持部253が取り付けられ、当該第2フィルタ支持部253を、光軸Aを中心に当該光軸Aの周囲を回転可能とする回転部254と、この回転部254を支持する回転支持部255とを備えて構成されている。
【0034】
カラーフィルタ251は、画素電極56に色光を入射させ、光の色(波長)に応じた光漏れの状態を確認するためのものであり、第2フィルタ支持部253に着脱可能に取り付けられている。カラーフィルタ251としては、赤、緑、青の3種類が用意され、評価によって交換するようになっている。
【0035】
偏光板252は、前述の第1絞り機構231および第2絞り機構242によって照射量が調節された光を偏光させるものであり、第2フィルタ支持部253に着脱可能に取り付けられている。また、回転部254を回転させることで、光源装置210から射出されたランダムな偏光光束の偏光方向を揃えて、偏光方向の異なる光を液晶パネル141R、141G、141Bに照射することが可能となっている。
ここで、第2フィルタ支持部253は、液晶パネル保持部材260に液晶パネル141R、141G、141Bを取り付けた際、カラーフィルタ251が当該液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極56に重なる位置に配置されるように設けられている。
【0036】
これら光源装置210、集光部220、絞り部230、第1フィルタ部240、第2フィルタ部250は、平板状のステージ280上に取り付けられている。
詳しくは、ステージ280には、その一端に偏光ビームスプリッタ212の下方のプレート211の下部が取り付けられ、この偏光ビームスプリッタ212から射出される光の光軸A上に、集光部220の集光レンズ保持部222、絞り部230の絞り支持部232、第1フィルタ部240の第1フィルタ支持部243、第2フィルタ部250の回転支持部255が取り付けられている。
【0037】
ステージ280の光源装置210側の端部は、載置台202の端部よりも外側に突出しており、この端部下面には、歯車281Aと、この歯車281Aを回転させるハンドル281Bと、歯車281Aの回転を止めるためのクランプレバー281Cとを備えた光源回転調整機構であるステージ回転機構281が取り付けられている。
また、載置台202のステージ回転機構281側の円弧状に形成された端縁には、その長手方向に沿って、前記歯車281Aに噛合する鋸歯状の溝202Bが形成されている。さらに、ステージ280の光源装置210側の端縁から内側に奥まった位置には、その下面に、載置台202の上面を移動するための滑車282が設けられている。
従って、ハンドル281Bを回すと、歯車281Aが溝202Bに噛み合いながら移動するとともに、ステージ280が、滑車282を介して載置台202の上面を回転移動する。
【0038】
一方、ステージ280の他端、つまり、第2フィルタ部250の第1フィルタ部240側とは反対側には、前述の液晶パネル保持部材260が、ステージ280および載置台202を貫通して設けられている。
詳しくは、液晶パネル保持部材260は、液晶パネル141R、141G、141Bを所定の位置に取り付けるためのものであり、液晶パネル141R、141G、141Bを固定するパネル固定部261と、このパネル固定部261を支持し、ステージ280および載置台202を貫通して取り付けられるパネル支持部262とを備えて構成されている。
【0039】
このパネル固定部261には、当該パネル固定部261(液晶パネル保持部材260)を、光軸Aを中心に当該光軸Aの周囲を回転させるための液晶パネル保持部材回転機構(図示略)が設けられている。この液晶パネル保持部材回転機構は、図示しない操作スイッチによって自動的に回転するようになっている。
また、このパネル支持部262の下端には、当該パネル支持部262を軸として、ステージ280に追従して回転し、当該ステージ280の回転角度θ(後述)を測定するエンコーダ291が設けられている。このエンコーダ291で測定された回転角度は、図示しないモニタに表示されるようになっている。この際、パネル固定部261は、パネル支持部262から着脱可能となっていてもよい。
【0040】
液晶パネル保持部材260は、パネル支持部262が載置台202に固定されており、使用時は、光軸Aを含んだ平面上で回転しないようになっている。つまり、前述のステージ280は、液晶パネル保持部材260を中心に平面上で回転するようになっており、これにより、光源装置210等を、液晶パネル141R、141G、141Bを中心に、かつ、光の光軸Aを含んだ平面上で回転させることが可能となっている。なお、ステージ280の回転角度θは、図6に示されるように、基準となる光軸Aに対して、左右に20°ずつ程度となっている。
【0041】
また、載置台202の上面には、光軸A上に、かつ、ステージ280に隣接して投写レンズ設置台296が設けられている。この投写レンズ設置台296には、例えば、複数の投写レンズの中から、平均的な光学特性を有する評価用投写レンズ297が設置される。
【0042】
光漏れ測定センサ298は、図4に示されるように、前述のTFT57への光の漏れを測定するために、前述の評価用投写レンズ297からスクリーン299に投写された光の照度を測定するものであり、当該スクリーン299の裏側に複数設けられている。この光漏れ測定センサ298で測定した照度は、載置台202の上面に設置されている光漏れ量表示器292に表示されるようになっている。つまり、光漏れ測定センサ298に所定照度以上の光が入射していれば、TFT57への光の漏れ量がほとんどないと判断することができ、光漏れ測定センサ298に入射する光の照度が所定値以下となった場合には、TFT57に光が漏れていると判断することができるようになっている。なお、TFTへの光の漏れ量の判断基準照度は、液晶パネル141R、141G、141Bの形状、構造、材質等により適宜設定されている。
【0043】
さらに、ステージ280の両側には、吸気ファン293と排気ファン294とがそれぞれ設けられている。また、カバー材270の側面にも、吸気ファンと排気ファンとが設けられている(図示略)。
さらに、図7において、ステージ280の左側には、シロッコファン295が設けられている。このシロッコファン295は、ファンの羽根回転面から空気を取り込み、羽根の回転の接線方向に排気するものであり、大きな開口面積で空気を取り込み、小さな開口面積で空気を排出する構造なので、排出空気の吐出圧を高くすることができる。このように、ファンを複数設けることにより、評価装置本体201の冷却を効率よく行っている。
【0044】
このような光漏れ評価装置200の使用手順を以下に説明する。
まず、パネル固定部261に光漏れ評価対象となる液晶パネル141R、141G、141Bのいずれかをセットする。この際、ステージ280の位置は、光源装置210、集光部220、絞り部230、第1フィルタ部240、第2フィルタ部250が液晶パネル保持部材260と平行に配置されるように調整しておき、この位置を基準位置とする。また、製造するプロジェクタ100に用いられる液晶パネル141R、141G、141Bに応じて、NDフィルタ241、第1、2絞り機構231、242、カラーフィルタ251、偏光板252を取り付けておく。
【0045】
そして、光源213を点灯させて、図11に示されるように、パネル固定部261に固定された液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極56面に光Bを照射し、評価用投写レンズ297を介して、当該光Bをスクリーン299に投写する。
次に、一つの画素電極56に光Bを照射した状態で、ハンドル281Bを回し、ステージ280を動かして当該画素電極56への光Bの入射角度を変更する(図中矢印L、R)。光Bの入射角度を変更した際、光漏れ測定センサ298でスクリーン299に投写された光Bの照度を測定し、光漏れ量表示器292に表示された測定値によってブラックマトリクス55内への光Bの漏れ量を評価する。
【0046】
ステージ280の位置を基準位置から左右に20°ずつ動かしていき、光漏れがなければ(光漏れ測定センサ298に所定照度以上の光が入射していれば)、次の画素電極56を測定する。一方、ステージ280の位置を基準位置から左右に20°ずつ動かしていき、光漏れがあった場合(光漏れ測定センサ298に入射する光の照度が所定値以下となった場合)には、その画素電極56における、光Bの入射角度、照射量、当該画素電極の位置等を記録する。さらに、液晶パネル保持部材回転機構で液晶パネル141R、141G、141Bを回転させ、当該液晶パネル141R、141G、141Bの配置角度を変更したり、カラーフィルタ251を変更して、同様に測定する。その後、次の画素電極56を測定する。
全ての画素電極56を評価し終わったら、光源213を消灯する。このようにして光漏れの評価を行う。
【0047】
このような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ステージ回転機構281で光源装置210を回転させながら、液晶パネル保持部材260に取り付けられている液晶パネル141R、141G、141Bに光を照射し、光漏れ測定センサ298でTFT57への光の漏れを測定するので、液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極56面に入射する光の角度と、TFT57への光の漏れとの関係を解析することができる。これにより、液晶パネル141R、141G、141Bに入射する光の入射角度と、TFT57への光の漏れとの関係を明確にすることができる。
【0048】
また、液晶パネル保持部材回転機構で液晶パネル141R、141G、141Bを回転させることで、当該液晶パネル141R、141G、141Bの配置角度による、液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極面に入射する光の角度と、TFT57への光の漏れとの関係も解析することができ、この点からも、液晶パネル141R、141G、141Bに入射する光の入射角度と、TFT57への光の漏れとの関係を明確にすることができる。
【0049】
さらに、光源装置210は、2つの光源213と、これら光源213から射出された光を合成する偏光ビームスプリッタ212とを備えて構成されているので、画素電極56面に強い光を照射することができ、当該強い光を画素電極56面に照射することで、TFT57に光が漏れた際に、光漏れ測定センサ298の反応を顕著にすることができる。これにより、光漏れ測定センサ298の測定精度を向上させることができる。
【0050】
また、絞り量の異なる2つの絞り機構231、242を備えているので、画素電極56に入射する光のスポットを、所定の大きさに正確に合わせることができ、この点からも、光の漏れの測定精度を向上させることができる。
【0051】
さらに、第2フィルタ支持部253は、光軸Aを中心に、当該光軸Aの周囲を回転可能となっているので、光源装置210から射出されたランダムな偏光光束の偏光方向を揃えて、偏光方向の異なる光を液晶パネル141R、141G、141Bに照射することができる。これにより、液晶パネル141R、141G、141Bの画素電極56面に入射する光の角度と、TFT57への光の漏れとの関係の解析に加えて、光の偏光方向別の関係も解析することができる。
【0052】
また、カラーフィルタ251によって、光の色(波長)に応じた光漏れの状態を確認するようにしたので、この結果をプロジェクタ100の製造に活かすことで、当該プロジェクタ100の製品品質を向上させることができる。
【0053】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、カラーフィルタを設けたが、これに限らず、例えば、製造するプロジェクタが白黒仕様で、光の色(波長)に応じた光漏れの状態を確認する必要がない場合には、設けなくてもよい。
【0054】
また、前記実施形態では、第2フィルタ支持部は、回転可能となっていたが、これに限らず、例えば、予め設定する角度が決まっていれば、その角度で固定してもよい。
【0055】
さらに、前記実施形態では、絞り機構は、複数設けられていたが、これに限らず、例えば、光のスポットを、所定の大きさに正確に合わせることができる絞り機構を設けるのであれば、一つでも良い。
【0056】
また、光源装置としては、2つの光源と、偏光ビームスプリッタとを備えた構成に限らず、例えば、一つの光源で光源装置を構成してもよい。
【0057】
さらに、前記実施形態では、光源装置は、光の光軸を含んだ平面上で回転可能となっていたが、これに限らず、例えば、光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転可能としてもよい。このようにすれば、水平方向の角度だけでなく、上下方向の角度を変更することが可能となるので、液晶パネルの画素電極面に入射する光の角度と、TFTへの光の漏れとの関係をより一層詳細に解析することができ、液晶パネルに入射する光の入射角度と、TFT等への光の漏れとの関係をより一層明確にすることができる。
【0058】
また、光漏れ測定手段としては、スクリーンに投写された光の照度を測定する光漏れ測定センサに限らず、例えば、図示しないケーブルがパネル固定部261を介して液晶パネル141R、141G、141Bに接続され、TFT57への光の漏れ量を直接測定する光漏れ測定器等でもよく、実施に当たって適宜選択すればよい。
【0059】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の光変調装置の光漏れ評価装置、および光漏れ評価方法によれば、光変調装置に入射する光の入射角度と、スイッチング素子等への光の漏れとの関係を明確にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの構造を表す模式図である。
【図2】前記実施形態における光学ユニットの構造を表す分解斜視図である。
【図3】前記実施形態における液晶パネルの構造を示す分解斜視図である。
【図4】前記実施形態における光漏れ評価装置を示す側面図である。
【図5】前記実施形態における光漏れ評価装置を示す平面図である。
【図6】前記実施形態における光漏れ評価装置の構成を示す概略図である。
【図7】前記実施形態における評価装置本体を示す平面図である。
【図8】前記実施形態における評価装置本体を示す断面図である。
【図9】前記実施形態における偏光ビームスプリッタを示す斜視図である。
【図10】前記実施形態における偏光ビームスプリッタを示す分解斜視図である。
【図11】前記実施形態における光漏れの評価手順を示す断面図である。
【符号の説明】
51 対向基板
52 TFT基板
53 液晶
55 ブラックマトリクス
56 画素電極
57 TFT
58 走査線
59 データ線
141R、141G、141B 液晶パネル
200 光漏れ評価装置
210 光源装置
212 偏光ビームスプリッタ
213 光源
231 第1絞り機構
242 第2絞り機構
251 カラーフィルタ
252 偏光板
253 第2フィルタ支持部
260 液晶パネル保持部材
281 ステージ回転機構
298 光漏れ測定センサ
Claims (7)
- 対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備え、前記一対の基板のうち、一方の基板は、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、前記走査線およびデータ線に接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子に接続された画素電極とを備えた光変調装置の光漏れを評価する光変調装置の光漏れ評価装置であって、
前記画素電極に照射するための光を射出する光源装置と、
前記画素電極に照射される光の照射量を調節する絞り機構と、
前記光源装置を、前記光変調装置を中心に、かつ、前記光の光軸を含んだ平面上で回転させるための光源回転調整機構と、
前記光変調装置を所定の位置に取り付けるための光変調装置保持部材と、
この光変調装置保持部材を、前記光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転させるための光変調装置保持部材回転機構と、
前記光変調装置を介した光の照度を測定することによって、前記スイッチング素子への光の漏れを測定する光漏れ測定手段とを備えていることを特徴とする光変調装置の光漏れ評価装置。 - 請求項1に記載の光変調装置の光漏れ評価装置において、
前記光源装置は、複数の光源と、これら複数の光源から射出された光を合成する合成光学系とを備えて構成されていることを特徴とする光変調装置の光漏れ評価装置。 - 請求項1または請求項2に記載の光変調装置の光漏れ評価装置において、
前記絞り機構は、絞り量の異なるものが複数設けられていることを特徴とする光変調装置の光漏れ評価装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光変調装置の光漏れ評価装置において、
前記絞り機構によって照射量が調節された光を偏光させる偏光板を、所定の位置に取り付けるための偏光板保持部材を有し、
この偏光板保持部材は、前記光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転可能とされていることを特徴とする光変調装置の光漏れ評価装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の光変調装置の光漏れ評価装置において、
前記画素電極に重なる位置に配置され、当該画素電極に色光を入射させるためのカラーフィルタが設けられていることを特徴とする光変調装置の光漏れ評価装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の光変調装置の光漏れ評価装置において、
前記光源装置は、前記光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転可能とされていることを特徴とする光変調装置の光漏れ評価装置。 - 対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備え、前記一対の基板のうち、一方の基板は、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、前記走査線およびデータ線に接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子に接続された画素電極とを備えた光変調装置の光漏れを評価する光変調装置の光漏れ評価方法であって、
前記画素電極に光源装置から射出された光を照射する照射工程と、
前記画素電極に照射される光の照射量を調節する絞り調整工程と、
前記光源装置を、前記光変調装置を中心に、かつ、前記光の光軸を含んだ平面上で回転させる光源回転調整工程と、
前記光変調装置を、前記光軸を中心に、当該光軸の周囲を回転させる光変調装置回転調整工程と、
前記光変調装置を介した光の照度を測定することによって、前記光変調装置の出射側への光の漏れを測定する光漏れ測定工程とを備えていることを特徴とする光変調装置の光漏れ評価方法。
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