JPH055881A - 液晶プロジエクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶プロジェクタに使用される偏光板の熱劣
化および透過率の低下の防止を目的とする。 【構成】 光源（５０）に近い偏光板に、分光される光
と同じ周波数帯の光を偏光する染料で染めた染料系の偏
光板を使用するため、光源（５０）の熱放射、高出力光
による偏光板の劣化がなく、透過率が向上する。また、
他方の偏光板に沃素系の偏光板を使用するため総合光学
性能が低下しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶プロジェクタに関
し、特にカラーにおいて画像の劣化を防止した液晶プロ
ジェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＡＶメディアの普及、多様化に伴
い、高画素・大画面が指向されている。特にクリアビジ
ョン、ハイビジョンの実験放送が始まり、液晶パネルを
３枚用いたプロジェクタが注目されている。文献として
は、例えばテレビジョン学会誌Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．２
（１９９１）「液晶投写型ディスプレイ」等にこれらの
技術が詳述されている。

【０００３】図１に３板ミラー方式光学系の概略を示
す。メタルハライドランプ等の光源（５０）からの光
は、反射ミラー（５１）を介して、熱線、紫外線カット
フィルター（５２）を通過し、ダイクロックミラー（５
３）に到達する。ここでこのダイクロックミラー（５
３）は、特定波長域の光を反射または透過する働きを有
し、青（Ｂ）の光のみが９０°方向を変え反射され、他
の光は透過される。透過した光は、ダイクロックミラー
（５４）に入射され、緑（Ｇ）の光のみが反射され、透
過光は赤（Ｒ）となる。このようにＢ．Ｇ．Ｒの順に分
光された各光は、専用の液晶パネル（５５），（５
６），（５７）に入射される。各パネル（５５），（５
６），（５７）は、各色に対応した映像が再生されてお
り、入射光は各色ごとに変調を受けた後、合成される。

【０００４】ダイクロックミラー（５８）では、Ｇ光が
反射され、透過して来たＢの光と合成され、ダイクロッ
クミラー（５９）でＲの光と合成される。合成された光
は、投写レンズ（６０）によりスクリーン上へ投影され
る。ここで（６１）は、コンデンサレンズで、投写レン
ズ（６０）への光の絞り込みを行うものである。また
（６１）は反射ミラーである。

【０００５】一方、専用の液晶パネル（５５），（５
６），（５７）の入射面には第１の偏光板（６２Ｂ），
（６２Ｇ），（６２Ｒ）が設けられ、反対面には第２の
偏光板（６３Ｂ），（６３Ｇ），（６３Ｒ）が設けられ
ている。第１および第２の偏光板（６２）（６３）とし
てはＰＶＡフィルムを沃素溶液で染色し、一定方向に延
伸を行い、延伸方向にＰＶＡ分子とポリ沃素を配列させ
ることにより偏光機能を持たせた沃素系の偏光板と、Ｐ
ＶＡに２色性を有する染料を吸着させた後、一軸延伸を
行って、ＰＶＡ分子と共に染料分子を延伸方向に配列さ
せることにより偏光機能を持たせた染料系の偏光板が提
供されているが、一般に沃素系の偏光板の方が光学的性
能に優れており、コントラスト比が高くとれるため液晶
プロジェクタには主として沃素系の偏光板が使用されて
いる。

【０００６】この第１の偏光板（６２）は光源（５０）
からの光線を互いに直交する２つの直線偏光の光線に分
解して偏光方向に平行な成分を透過し、液晶パネルに入
射させる。第２の偏光板（６３）は液晶パネルを透過す
る光線のうち一定方向の偏光の光線のみを透過させる。
液晶パネルに画像情報が入力されると、その画像情報に
対応して、液晶パネルの液晶の局所的な配向が変化し、
液晶パネルに入射された光線の偏光面を変化させる。そ
こで、第２の偏光板（６３）より液晶パネルの液晶の局
所的な配向変化が可視情報として得られ、プロジェクシ
ョンレンズ（６０）を介してスクリーンに投射される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３に初期および７０
℃、２００時間保存後の沃素系の偏光板の平行および直
交透過率を示す。図示されるように、沃素系の偏光板の
直交透過率は、沃素分子の昇華性のため波長６００ｎｍ
以上で大きくなる。このため、劣悪な環境で使用され、
信頼性が要求される車載用の液晶表示装置の偏光板とし
ては高コストではあるが染料系の偏光板が使用され、高
解像度と高明度が要求される液晶プロジェクタの偏光板
には低コストであって、かつ初期の光学特性が良好な沃
素系の偏光板が主として使用されている。

【０００８】しかしながら、液晶プロジェクタの大画面
化、高輝度化に伴って、液晶プロジェクタの偏光板の発
熱劣化が重要課題となっている。また、光学特性の劣化
傾向は特に長波長側で顕著であり、偏光板の劣化と共に
投射画像の色調が変化する（特に赤色のぬけが生じ
る。）問題も有している。一方、染料は、全波長を透過
させたいために、赤の光を偏光する第１の染料、緑の光
を偏光する第２の染料および青の光を偏光する第３の染
料等を数多く混ぜ合わせてグレーの色を作って偏光板
（黒色染料系偏光板）としていた。

【０００９】ところが、染料は、第１、第２および第３
の染料等を混ぜ合わせているため、実質的に染料が３倍
またはそれ以上となり、その分、この染料の吸収率が大
きくなり、全体として透過率が減少する問題を有してい
る。これは他の光学系にも同じことが言え、特に白表示
の時、画面が暗くなり問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みて成され、透過された各光の周波数帯と実質的に同
じ周波数帯の光を偏光する染料からなる染料系の偏光板
を設けることで解決し、光学特性の劣化を考えた場合
は、光の入射側となる偏光板にこの染料系の偏光板を用
い、他方に沃素系の偏光板を用いることで解決するもの
である。

【００１１】

【作用】原理は全ての光学系で同じであるので、ここで
は青の光学系で説明をしてゆく。特に、黄色や赤の２色
性染料は、２枚の偏光板の延伸方向が９０度の時、青の
周波数帯の光を遮断し、延伸方向が平行の時、青の周波
数帯の光を透過する。従ってＢ（青）の光学系に用いる
偏光板に、この光と実質的に同じ周波数帯の光を、偏光
方向が平行の時に、偏光する染料を用いれば、入射され
る青の光の殆どが、吸収されず透過する。しかも染料
は、第１、第２および第３の染料等を混ぜ合わせていな
いで、単独なので、実質的に染料が１／３倍またはそれ
以下となり、その分この染料の吸収率が小さくなり、全
体として透過率が拡大する。

【００１２】他の２つの偏光板もこれと同様である。一
方、光源に近い位置に配置される偏光板のみに染料系偏
光板を使用すると、発熱による経時変化の問題が解決さ
れると共に、沃素系偏光板の熱劣化を考慮すれば、全体
として充分な光学性能を達成することができる。

【００１３】

【実施例】図１を参照して本発明の実施例を説明する。
メタルハライドランプが使用される光学（５０）の出力
光線はコールドミラーリフレクタ（５１）、紫外線カッ
トフィルタ（５２）により赤外線、紫外線をカットした
後、第１のダイクロックラー（５３）で青（Ｂ）が分離
され、第２のダイクロックミラー（５４）で緑（Ｇ）が
分離されて３原色に分離される。

【００１４】緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）それぞれの
光線はコンデンサレンズ（６１）を介して、それぞれ染
料系の偏光板（６２Ｂ），（６２Ｇ），（６２Ｒ）に入
射され、一定方向の偏光の光線のみを液晶パネル（５
５），（５６），（５７）に入射させる。液晶パネル
（５５），（５６），（５７）は青（Ｂ）、緑（Ｇ）、
赤（Ｒ）の各色信号で駆動され、色信号レベルに応じて
透過光線の偏光方向を変化させる。そこで、沃素系の偏
光板（６３Ｂ），（６３Ｇ），（６３Ｒ）を透過する光
量は青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各色信号レベルに
応じたものとなる。この光学系において、染料系の偏光
板（６２Ｂ），（６２Ｇ），（６２Ｒ）、液晶パネル
（５５），（５６），（５７）、そして沃素系の偏光板
（６３Ｂ），（６３Ｇ），（６３Ｒ）はそれぞれ同一機
能のものである。

【００１５】次いで、沃素系偏光板（６３Ｂ），（６３
Ｇ），（６３Ｒ）を透過した青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤
（Ｒ）の各光線を第３のダイクロックミラー（５８）お
よび第４のダイクロックミラー（５９）により順次合成
して、プロジェクションレンズ（６０）を介して図示し
ないスクリーンに投影される。図２は偏光板（６２
Ｂ），（６２Ｇ），（６２Ｒ）と偏光板（６３Ｂ），
（６３Ｇ），（６３Ｒ）に全て沃素系の偏光板を使用し
た従来例の平行分光特性および直交分光特性を示し、破
線は７０℃、２００時間経過後の特性を示す。また、図
３は偏光板の全てに染料系の偏光板を使用した場合の初
期および７０℃、２００時間保存後の光学特性を示し、
図４は偏光板（６２Ｂ），（６２Ｇ），（６２Ｒ）に染
料系の偏光板を使用し、偏光板（６３Ｂ），（６３
Ｇ），（６３Ｒ）に沃素系の偏光板を使用した場合の初
期および７０℃、２００時間保存光学特性を示す。な
お、図の横軸は波長（単位ｎｍ）であり、縦軸は透過率
（単位％）である。

【００１６】図２乃至図４の比較参照により明らかなよ
うに、図４に光学特性が示される本発明の液晶プロジェ
クタは全ての偏光板に染料系の偏光板を使用した場合と
同一の耐久性能が得られる。また、光学初期特性は全て
の偏光板に沃素系の偏光板を使用した場合に劣るもの
の、沃素系の偏光板の波長６００ｎｍ以上の領域で直交
透過率が大きく変化することを考慮すると、従来の液晶
プロジェクタより光学特性が優れたものとなる。

【００１７】一方、前述の構成において、染料は、アゾ
系またはアントラキノン系等が用いられ、染料系の偏光
板（６３Ｂ）には、黄色の２色性染料または赤色の２色
性染料を染色させ、染料系の偏光板（６３Ｇ）には、赤
色の２色性染料または青色の２色性染料を染色させ、更
に染料系の偏光板（６３Ｒ）には、青緑色の２色性染料
または青色の２色性染料を染色させている。

【００１８】これらの各光学系で用いられる前記染料
は、全て原理が同じであるので、ここでは以下に青の光
学系に用いる前記染料について説明する。図５は、黄色
の２色性染料が吸着された青色を偏光する偏光板の分光
特性を示す図であり、図６は、赤の２色性染料が吸着さ
れた青色を偏光する偏光板の分光特性を示す図である。
ここで実線は、延伸方向が９０度のときであり、点線は
延伸方向が平行のときである。この特性図から明らかな
ように、偏光方向が平行のときは、青色の周波数帯の光
を透過するため、青の光学系の液晶パネルにこの色の染
料を使用すると、プロジェクションレンズ（６０）を介
して写し出される青色の光は、従来の黒色系偏光板を使
用する場合より映像が明るくなる。しかも染料の量は従
来よりも約１／３またはそれ以下となるので、この染料
全体の吸収率が低下し更に明るくなる。また延伸方向が
９０度のときにおいても、青色の光の吸光度が大きくな
るので、良好なコントラストが得られる。

【００１９】以上、ミラー順次配置方式の液晶プロジェ
クタを実施例として説明したが、本発明はプリズム方式
の液晶プロジェクタにも適用可能である。また本願は、
光源に近い位置に配置された偏光板を染料系の偏光板と
したが、一方の偏光板に使用しても、光学特性は劣るも
のの、透過率は向上させることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明では、光源に近い位置に配置さ
れ、入射光線の半分を熱エネルギーとして吸収し、発熱
する偏光板のみに染料系偏光板を使用し、液晶パネルの
後方に配置され、発熱が殆ど問題とならない偏光板に光
学特性に優れる沃素系偏光板を使用したため、光学性
能、信頼性および価格の問題を同時に解決することがで
きる。

【００２１】しかも各光学系の染料系偏光板に、前述し
た色の染料を用いることで、各光学系の光と実質的に同
じ周波数帯の色を偏光するので、光学特性の中の透過率
が大きくなり、最終的に投影される映像が明るくなる効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】沃素系偏光板を使用する従来の液晶プロジェク
タの光学特性図。

【図３】染料系偏光板を使用する液晶プロジェクタの光
学特性図。

【図４】本発明の実施例の光学特性図。

【図５】黄色の染料が吸着された青色の光を偏光する偏
光板の分光特性図。

【図６】赤色の染料が吸着された青色の光を偏光する偏
光板の分光特性図。

【符号の説明】

５０ 光源 ５１ コールドミラーリフレクタ ５２ 紫外線カットフィルタ ５３，５４ ダイクロックミラー ５５，５６，５７ 液晶パネル ５８，５９ ダイクロックミラー ６０ プロジェクションレンズ ６１ コンデンサレンズ ６２ 染料系偏光板 ６３ 沃素系偏光板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 赤、緑および青の３原色に対してそれぞ
   れ専用の液晶パネルを有し、各液晶パネルで変調された
   光を合成し、投写レンズでスクリーンに投影する液晶プ
   ロジェクタにおいて、前記液晶パネルには、分離された
   各光の周波数帯と実質的に同じ周波数帯の光を偏光する
   染料からなる染料系の偏光板が設けられていることを特
   徴とした液晶プロジェクタ。 【請求項２】 前記偏向板は、光の入射側に設けられ、
   他方の偏向板は沃素系の偏向板が設けられることを特徴
   とした請求項１の液晶プロジェクタ。