(57)【要約】【課題】投射型表示装置の各液晶パネルの位相差板の厚さを簡便に決定する。【解決手段】投射型表示装置１００は、緑色光を変調する液晶パネル３０Gと、赤色光を変調する液晶パネル３０Rとを含む。液晶パネル３０Gは位相差板６４Gを有し、液晶パネル３０Rは位相差板６４Rを有する。液晶パネル３０Gと液晶パネル３０Rとは液晶３４の位相差値の波長分散特性Ｆ_LCが同等である。赤色光に対する液晶３４の位相差値Ｒe_LC(650)と赤色光に対する位相差板６４Gの位相差値Ｒe_REF(650)とを含む数式(1)の関係が成立するように、位相差板６４Rの厚さｄRが位相差板６４Gの厚さｄGに応じて設定されている。ｄR＝ｄG・（Ｒe_LC(650)／Ｒe_REF(650)  ……(1)【選択図】図３
2010256445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の光を変調する第１液晶パネルと、
前記第１波長とは異なる第２波長の光を変調する第２液晶パネルと、
前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルの各々による変調後の光を投射する投射光学系と
を具備し、
前記第１液晶パネルは、第１位相差板を有し、
前記第２液晶パネルは、第２位相差板を有し、
前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとは液晶の位相差値の波長分散特性が同等であり、
前記第２波長の光に対する前記第１液晶パネルの液晶の位相差値Ｒe_LC(λ2)と前記第２波長の光に対する前記第１位相差板の位相差値Ｒe_REF(λ2)とを含む数式(A)の関係が成立するように前記第２位相差板の厚さｄ2が前記第１位相差板の厚さｄ1に応じて設定されている
ｄ2＝ｄ1・（Ｒe_LC(λ2)／Ｒe_REF（λ2））  ……(A)
投射型表示装置。
【請求項２】
前記第１波長および前記第２波長とは異なる第３波長の光を変調する第３液晶パネルを具備し、
前記投射光学系は、前記第１液晶パネル，前記第２液晶パネルおよび前記第３液晶パネルの各々による変調後の光を投射し、
前記第３液晶パネルは、液晶の位相差値の波長分散特性が前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルと同等であり、第３位相差板を有し、
前記第３波長の光に対する前記第１液晶パネルの液晶の位相差値Ｒe_LC(λ3)と前記第３波長の光に対する前記第１位相差板の位相差値Ｒe_REF(λ3)とを含む数式(B)の関係が成立するように前記第３位相差板の厚さｄ3が前記第１位相差板の厚さｄ1に応じて設定されている
ｄ3＝ｄ1・（Ｒe_LC(λ3)／Ｒe_REF(λ3)）  ……(B)
請求項１の投射型表示装置。
【請求項３】
前記第１波長の光は緑色光であり、
前記第２波長の光は赤色光であり、
前記第３波長の光は青色光である
請求項２の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルを利用した投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶を通過した光の位相差を補償する位相差板が液晶パネルに設置される（特許文献１）。液晶パネルを光変調器（ライトバルブ）として利用した投射型表示装置においては、相異なる色（赤色，緑色，青色）に対応する複数の液晶パネルの各々に別個の位相差板が設置される（特許文献２や特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１１４２６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２９９７号公報
【特許文献３】特開２００８−２２４９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液晶パネルの液晶の位相差値には波長分散特性（波長毎に位相差値が相違する性質）が現れる。したがって、投射型表示装置に設置される各液晶パネルの位相差板の特性は液晶パネル毎（入射光の波長毎）に個別に選定されることが望ましい。しかし、位相差板の特性を測定や実験の結果に応じて最適化する煩雑な作業を複数の液晶パネルの各々について個別に実行する必要がある。以上の事情を背景として、本発明は、投射型表示装置の各液晶パネルの位相差板の特性（厚さ）を簡便に決定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の投射型表示装置は、第１波長の光を変調する第１液晶パネルと、第１波長とは異なる第２波長の光を変調する第２液晶パネルと、第１液晶パネルおよび第２液晶パネルの各々による変調後の光を投射する投射光学系とを具備し、第１液晶パネルは第１位相差板を有し、第２液晶パネルは第２位相差板を有し、第１液晶パネルと第２液晶パネルとは液晶の位相差値の波長分散特性が同等であり、第２波長の光に対する第１液晶パネル（または第２液晶パネル）の液晶の位相差値Ｒe_LC(λ2)と第２波長の光に対する第１位相差板の位相差値Ｒe_REF(λ2)とを含む数式(A)の関係が成立するように第２位相差板の厚さｄ2が第１位相差板の厚さｄ1に応じて設定されている。
ｄ2＝ｄ1・（Ｒe_LC(λ2)／Ｒe_REF（λ2））  ……(A)
【０００６】
以上の態様においては、第１液晶パネルの位相差値Ｒe_LC(λ2)と第２波長の光に対する第１位相差板の位相差値Ｒe_REF(λ2)とに応じて第２液晶パネルの第２位相差板の厚さｄ2が設定されるから、第２位相差板の位相差値の波長分散特性を測定して厚さを最適化する作業は不要である。したがって、第２位相差板の厚さｄ2を簡便に決定できるという利点がある。なお、位相差板の厚さとは、光が透過する方向（光軸の方向）における寸法を意味する。
【０００７】
本発明の好適な態様に係る投射型表示装置は、第１波長および第２波長とは異なる第３波長の光を変調する第３液晶パネルを具備し、投射光学系は、第１液晶パネル，第２液晶パネルおよび第３液晶パネルの各々による変調後の光を投射し、第３液晶パネルは、液晶の位相差値の波長分散特性が第１液晶パネルおよび第２液晶パネルと同等であり、第３位相差板を有し、第３波長の光に対する第１液晶パネル（または第２液晶パネルや第３液晶パネル）の液晶の位相差値Ｒe_LC(λ3)と第３波長の光に対する第１位相差板の位相差値Ｒe_REF(λ3)とを含む数式(B)の関係が成立するように第３位相差板の厚さｄ3が第１位相差板の厚さｄ1に応じて設定されている
ｄ3＝ｄ1・（Ｒe_LC(λ3)／Ｒe_REF(λ3)）  ……(B)
【０００８】
以上の態様においては、第２液晶パネルの第２位相差板に加えて第３液晶パネルの第３位相差板についても、位相差値の波長分散特性を測定して厚さを最適化する作業が不要となる。したがって、各位相差板の厚さを簡便に決定できるという効果は格別に顕著である。
【０００９】
さらに好適な態様において、第１波長の光は緑色光であり、第２波長の光は赤色光であり、第３波長の光は青色光である。以上の態様においては、赤色光に対応する第２位相差板の厚さと青色光に対応する第３位相差板の厚さとが数式(A)や数式(B)の演算で設定され、観察者に知覚され易い緑色光に対応する第１位相差板の厚さについては位相差値の波長分散特性を実際に測定した結果に応じて高精度に設定され得る。したがって、位相差補償の不足に起因した表示品位の低下が観察者に知覚され難いという利点がある。
【００１０】
なお、各液晶パネルの液晶について「位相差値の波長分散特性が同等である」とは、液晶の位相差値の波長分散特性が各液晶パネルで完全に合致する場合のほか、液晶の位相差値の波長分散特性が各液晶パネルで実質的に合致する場合（略合致する場合）も含む。「位相差値の波長分散特性が実質的に合致する場合」は、液晶の位相差値の波長分散特性が各液晶パネルで合致するように液晶パネルの設計上は意図されているが、製造技術上の制約等に起因した誤差が存在する結果として位相差値の波長分散特性が各液晶パネルで完全にまでは合致しない場合を含む。
【００１１】
「位相差板が厚さｄに設定されている」とは、位相差板の厚さが完全に数値ｄに設定されている場合のほか、位相差板の厚さが実質的に数値ｄに設定されている場合も含む。「位相差板が実質的に厚さｄに形成されている場合」は、位相差板の設計上は厚さｄの寸法が意図されているが、位相差板の製造技術上の制約等に起因した誤差が存在する結果として位相差板の厚さが完全には数値ｄに合致しない場合を含む。すなわち、「位相差板が厚さｄに設定されている」とは、位相差板の厚さが数値ｄを含む誤差範囲内に設定されている、と換言され得る。
【００１２】
本発明は、位相差板の特性（厚さ）を決定する方法としても特定される。本発明の方法は、厚さｄ1の第１位相差板について第２波長の光に対する位相差値Ｒe_REF(λ2)を特定する第１過程（例えば図４のステップＳ3）と、第２波長の光に対する第１液晶パネルの液晶の位相差値Ｒe_LC(λ2)と第１過程で特定した位相差値Ｒe_REF(λ2)とを含む前述の数式(A)の演算で、第２位相差板の厚さｄ2を第１位相差板の厚さｄ1に応じて設定する第２過程（例えば図４のステップＳ4やステップＳ5）とを含む。以上の方法によっても本発明の投射型表示装置と同様の効果が実現される。さらに好適な方法は、第１過程に先立って、第１波長の光に対する第１位相差板の位相差値が、第１波長の光に対する第１液晶パネルの液晶の位相差値（例えば図３の位相差値Ｒe_LC(550)）に合致するように、第１位相差板の厚さｄ1を決定する過程（例えば図４のステップＳ2）を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る投射型表示装置の模式図である。
【図２】液晶パネルの構造を示す模式図である。
【図３】液晶パネルおよび位相差板の位相差値を入射光の波長毎に示すグラフである。
【図４】各位相差板の厚さを決定する手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明のひとつの実施形態に係る投射型表示装置（プロジェクタ）１００の模式図である。投射型表示装置１００は、表示面（例えばスクリーン）５０にカラー画像を投射する表示機器である。図１に示すように、投射型表示装置１００は、照明装置１０と分離光学系２０と３個の液晶パネル３０（３０R，３０G，３０B）と投射光学系４０とを具備する。
【００１５】
照明装置１０は、照明光（白色光）を出射する光源である。分離光学系２０は、照明光を複数の単色光（赤色光，緑色光，青色光）に分離して各液晶パネル３０に照射する。具体的には、照明光のうちの赤色光ｒは、ダイクロイックミラー２１およびミラー２２による反射後に液晶パネル３０Rに入射する。ダイクロイックミラー２１を透過した緑色光ｇは、ダイクロイックミラー２３にて反射されて液晶パネル３０Gに入射する。ダイクロイックミラー２３を透過した青色光ｂは、ミラー２４およびミラー２５による反射後に液晶パネル３０Bに入射する。
【００１６】
各液晶パネル３０は、入射光を変調して画像を形成する光変調器（ライトバルブ）である。例えば、行列状に配列された複数の画素の透過率が可変に制御される透過型の液晶装置が液晶パネル３０として採用される。液晶パネル３０Rは、ミラー２２から到来する赤色光ｒを変調して赤色の画像を形成する。同様に、液晶パネル３０Gは、ダイクロイックミラー２３から到来する緑色光ｇの変調で緑色の画像を形成し、液晶パネル３０Bは、ミラー２５から到来する青色光ｂの変調で青色の画像を形成する。
【００１７】
投射光学系４０は、各液晶パネル３０からの出射光を表示面５０に投射する。投射光学系４０は、各液晶パネル３０からの出射光（赤色光，緑色光，青色光）を合成するダイクロイックプリズム４２と、ダイクロイックプリズム４２からの出射光を表示面５０に投射する投射レンズ４４とを含んで構成される。したがって、表示面５０にはカラー画像が表示される。
【００１８】
図２は、液晶パネル３０（３０R，３０G，３０B）の構造を示す模式図である。なお、図２では各要素を便宜的に分離して図示したが、実際には各要素は相互に密着する。図２に示すように、液晶パネル３０は、相対向する第１基板３１および第２基板３２を具備する。第１基板３１と第２基板３２との間隙内には、例えばＴＮ（Twisted Nematic）型やＳＴＮ（Super TN）型の液晶３４が封止される。第１基板３１は光の入射側（分離光学系２０側）に位置し、第２基板３２は光の出射側（投射光学系４０側）に位置する。第１基板３１における液晶３４とは反対側の面上には偏光板６１が配置され、第２基板３２のうち液晶３４とは反対側の面上には偏光板６２が配置される。
【００１９】
第１基板３１側から液晶３４に入射する光（偏光板６１の透過後の直線偏光）は、液晶３４の複屈折性に起因した位相差が付加されることで楕円偏光に変換される。液晶３４に対して光の出射側（投射光学系４０側）には、楕円偏光が直線偏光に変換されるように位相差を補償する位相差板６４（位相差補償フィルム）が配置される。具体的には第２基板３２と偏光板６２との間に位相差板６４が介在する。液晶パネル３０Rは位相差板６４Rを有し、液晶パネル３０Gは位相差板６４Gを有し、液晶パネル３０Bは位相差板６４Bを有する。
【００２０】
図３は、液晶パネル３０（３０R，３０G，３０B）および位相差板６４（６４R，６４G，６４B）の位相差値（面内位相差値）を各々に対する入射光の波長毎に図示したグラフである。液晶３４の材料や厚さは３個の液晶パネル３０（３０R，３０G，３０B）で共通する。したがって、３個の液晶パネル３０（３０R，３０G，３０B）における液晶３４の位相差値は同等の波長分散特性（図３の特性Ｆ_LC）を示す。すなわち、液晶パネル３０に対する入射光の波長が長いほど位相差値は小さい数値となる。図３の位相差値Ｒe_LC(λ)は、波長λ（λ＝450，550，650）の光が液晶３４を透過したときに付加される位相差を意味する。
【００２１】
波長λの光が液晶３４を透過したときに発生する位相差を有効に補償するためには、波長λに対する位相差値を液晶３４と位相差板６４とで近似させる（理想的には合致させる）ことが必要である。しかし、実際の液晶３４と位相差板６４とでは位相差値の波長分散特性が合致しないから、可視光域内の全波長について液晶３４の位相差値と位相差板６４の位相差値とを合致させることは困難である。したがって、位相差値の波長分散特性が共通する位相差板６４を３個の液晶パネル３０（３０R，３０G，３０B）の各々に設置した場合、全部の液晶パネル３０において有効に位相差を補償することは困難である。例えば、図３の特性ＦGの位相差板６４を３個の液晶パネル３０（３０R，３０G，３０B）に共通に設置した場合、緑色光（波長：約550nm）が入射する液晶パネル３０Gの液晶３４では位相差は有効に補償されるが、赤色光（波長：約650nm）が入射する液晶パネル３０Rや青色光（波長：約450nm）が入射する液晶パネル３０Bでは位相差が充分に補償されない。
【００２２】
各液晶パネル３０の位相差が有効に補償されるように、本実施形態においては、位相差板６４（６４R，６４G，６４B）の位相差値の波長分散特性が液晶パネル３０毎（色毎）に相違する。具体的には、液晶パネル３０Rには図３の特性ＦRの位相差板６４Rを設置し、液晶パネル３０Gには特性ＦGの位相差板６４Gを設置し、液晶パネル３０Bには特性ＦBの位相差板６４Bを設置する。位相差板６４Rの特性ＦRは、赤色光に対する位相差板６４Rの位相差値が、赤色光に対する液晶３４の位相差値（すなわち、特性Ｆ_LCにおいて650nmの波長に対応する位相差値）Ｒe_LC(650)に合致するように選定される。同様に、位相差板６４Gの特性ＦGは、緑色光に対する位相差板６４Gの位相差値が、特性Ｆ_LCの位相差値Ｒe_LC(550)に合致するように選定される。位相差板６４Bの特性ＦBは、青色光に対する位相差板６４Bの位相差値が、特性Ｆ_LCの位相差値Ｒe_LC(450)に合致するように選定される。
【００２３】
本実施形態においては、各位相差板６４（６４R，６４G，６４B）の複屈折率（常光屈折率と異常光屈折率との差分）Δｎが相等しい場合を想定する。具体的には、各位相差板６４（６４R，６４G，６４B）は共通の材料で形成される。位相差板６４の位相差値は複屈折率Δｎと位相差板６４の厚さｄとの乗算値（Δｎ・ｄ）に相当するから、位相差板６４の特性（ＦR，ＦG，ＦB）は各位相差板６４の厚さ（ｄR，ｄG，ｄB）に依存する。特性ＦRと特性ＦGと特性ＦBとが図３の条件を充足するように各位相差板６４の厚さ（ｄR，ｄG，ｄB）を決定する手順を以下に詳述する。
【００２４】
図４は、各位相差板６４の厚さ（ｄR，ｄG，ｄB）を決定する手順のフローチャートである。まず、液晶パネル３０（３個のうちの何れか）の液晶３４について、図３に示すように、赤色光に対する位相差値Ｒe_LC(650)と緑色光に対する位相差値Ｒe_LC(550)と青色光に対する位相差値Ｒe_LC(450)とが測定される（Ｓ1）。液晶３４の位相差値Ｒe_LC(λ)の測定には公知の技術が任意に採用される。
【００２５】
次に、緑色光に対する位相差板６４Gの位相差値（特性ＦG）が、ステップＳ1で測定した位相差値Ｒe_LC(550)に合致するように（すなわち、図３における位相差値Ｒe_LC(550)の地点ＰGを特性ＦGが通過するように）、位相差板６４Gの厚さｄGが決定される（Ｓ2）。さらに、ステップＳ2で決定した厚さｄGの位相差板６４Gについて、図３に示すように、赤色光に対する位相差値Ｒe_REF(650)と青色光に対する位相差値Ｒe_REF(450)とが測定される（Ｓ3）。位相差板６４Gの位相差値Ｒe_REF(λ)の測定には公知の技術が任意に採用される。
【００２６】
そして、ステップＳ1およびステップＳ3にて測定された位相差値（Ｒe_LC(650)，Ｒe_REF(650)，Ｒe_LC(450)，Ｒe_REF(450)）とステップＳ2で決定された位相差板６４Gの厚さｄGとを利用した演算で、位相差板６４Rの厚さｄRと位相差板６４Bの厚さｄBとが決定される（Ｓ4，Ｓ5）。厚さｄRおよび厚さｄBの決定について以下に詳述する。
【００２７】
まず、赤色光についてステップＳ1で測定された液晶３４の位相差値Ｒe_LC(650)と、赤色光についてステップＳ3で測定された位相差板６４Gの位相差値Ｒe_REF(650)とを含む以下の数式(1)の関係が成立するように、ステップＳ2で決定した位相差板６４Gの厚さｄGに応じて位相差板６４Rの厚さｄRが設定される（Ｓ4）。
ｄR＝ｄG・（Ｒe_LC(650)／Ｒe_REF(650)）  ……(1)
【００２８】
すなわち、位相差板６４Rの厚さｄRは、位相差板６４Gの位相差値Ｒe_REF(650)に対する液晶３４の位相差値Ｒe_LC(650)の相対比と位相差板６４Gの厚さｄGとの乗算値として定義される。数式(1)の内容と位相差値の定義（Δｎ・ｄ）とから理解されるように、数式(1)で算定される厚さｄRの位相差板６４Rの特性ＦR（図３）は、赤色光に対する液晶３４の位相差値Ｒe_LC(650)の地点ＰRを通過するように、位相差板６４Gの特性ＦGを位相差値の軸方向に平行移動した特性に相当する。図３の例示のように液晶３４の位相差値Ｒe_LC(650)が位相差板６４Gの位相差値Ｒe_REF(650)を下回る場合、位相差板６４Rの厚さｄRは位相差板６４Gの厚さｄGを下回る（ｄR＜ｄG）。
【００２９】
位相差板６４Bの厚さｄBは、位相差板６４Rの厚さｄRと同様の方法で設定される。すなわち、青色光についてステップＳ1で測定された液晶３４の位相差値Ｒe_LC(450)と、青色光についてステップＳ3で測定された位相差板６４Gの位相差値Ｒe_REF(450)とを含む以下の数式(2)の関係が成立するように、ステップＳ2で決定した位相差板６４Gの厚さｄGに応じて位相差板６４Bの厚さｄBが設定される。
ｄB＝ｄG・（Ｒe_LC(450)／Ｒe_REF(450)）  ……(2)
【００３０】
前述の特性ＦRの説明と同様に、数式(2)で算定される厚さｄBの位相差板６４Bの特性ＦBは、図３に示すように、青色光に対する液晶３４の位相差値Ｒe_LC(450)の地点ＰBを通過するように、位相差板６４Gの特性ＦGを位相差値の軸方向に平行移動した特性に相当する。図３のように液晶３４の位相差値Ｒe_LC(450)が位相差板６４Gの位相差値Ｒe_REF(450)を上回る場合、位相差板６４Bの厚さｄBは位相差板６４Gの厚さｄGを上回る（ｄB＞ｄG）。
【００３１】
以上の形態においては、液晶パネル３０および位相差板６４Gに関する数値（Ｒe_LC(650)，Ｒe_REF(650)，Ｒe_LC(450)，Ｒe_REF(450)，ｄG）に応じて位相差板６４Rに必要な厚さｄRと位相差板６４Bに必要な厚さｄBとが設定されるから、位相差板６４Rおよび位相差板６４Bの各々について位相差値の波長分散特性を測定して厚さ（ｄR，ｄB）を最適化する作業（ステップＳ2の作業）は不要である。すなわち、各液晶パネル３０に対する入射光の位相差を有効に補償できる位相差板６４（６４R，６４G，６４B）の厚さ（ｄR，ｄG，ｄB）を簡便に決定できるという利点がある。
【００３２】
ところで、投射光学系４０からの投射光においては一般的に緑色光の光量が赤色光や青色光よりも多く、かつ、人間の視覚は緑色光に対する感度が赤色光や青色光に対する感度よりも高い。以上の形態においては、緑色光に対応する位相差板６４Gの厚さｄGが実際の測定の結果に応じて設定されるから、観察者に知覚され易い緑色光の位相差を高精度に補償することが可能である。したがって、位相差板６４Rや位相差板６４Bを基準とする構成と比較して、位相差補償の不足に起因した表示品位の低下が観察者に知覚され難いという格別の効果がある。
【００３３】
＜変形例＞
以上の形態においては位相差板６４Gの特性ＦGに応じて位相差板６４Rの厚さｄRおよび位相差板６４Bの厚さｄBの双方を決定したが、１種類の位相差板６４のみについてステップＳ4やステップＳ5と同様の方法を適用することも可能である。例えば、位相差値の波長分散特性を測定した結果に応じてステップＳ2と同様に位相差板６４Gの厚さｄGおよび位相差板６４Rの厚さｄRが決定される場合、数式(2)の演算で厚さｄGから位相差板６４Bの厚さｄBのみが算定され、位相差板６４Rの厚さｄRを演算するステップＳ4は省略される。
【００３４】
また、以上の形態においては位相差板６４Gの厚さｄGから位相差板６４Rの厚さｄRと位相差板６４Bの厚さｄBとを算定したが、ステップＳ4やステップＳ5の演算の基礎となる厚さｄは位相差板６４Gの厚さｄGに限定されない。例えば、位相差板６４Rの厚さｄRがステップＳ2で決定される場合、ステップＳ4やステップＳ5では位相差板６４Gの厚さｄGや位相差板６４Bの厚さｄBが、ステップＳ2で決定した厚さｄRから演算される。さらに、各液晶パネル３０が形成する画像の色の組合せ（色の種類や色数）は以上の例示（赤色，緑色，青色の３色）に限定されない。
【００３５】
以上の形態においては透過型の液晶パネル３０を例示したが、反射型の液晶パネル３０を利用した投射型表示装置についても、各位相差板６４の特性を決定する以上の方法は同様に適用される。
【符号の説明】
【００３６】
１０……照明装置、２０……分離光学系、３０（３０R，３０G，３０B）……液晶パネル、４０……投射光学系、４２……ダイクロイックプリズム、４４……投射レンズ、３１……第１基板、３２……第２基板、３４……液晶、６１，６２……偏光板、６４（６４R，６４G，６４B）……位相差板。
【図１】
2010256445.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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