(57)【要約】【課題】液晶変調素子における光学補償を最適化することが可能なＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法、光学補償板及びプロジェクタを提供すること。【解決手段】遅相軸に沿う方向Ａにおいて測定対象物２１，２２に対する法線と入射光の中心軸とのなす入射角を変化させて位相差値を測定した際、所定の入射角において位相差値が大きくなる側の位相差値に対する位相差値が小さくなる側の位相差値の比を位相差比と定義したとき、所定の入射角における光学補償板２１，２２の位相差比と液晶変調素子の位相差比との差に基づいて液晶変調素子の光学補償を行うことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に挟持された液晶の配向状態を初期状態のスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行うＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償板を用いた光学補償方法であって、
遅相軸に沿う方向において測定対象物に対する法線と入射光の中心軸とのなす入射角を変化させて位相差値を測定した際、所定の入射角において前記位相差値が大きくなる側の位相差値に対する前記位相差値が小さくなる側の位相差値の比を位相差比と定義したとき、
前記所定の入射角における前記光学補償板の前記位相差比と前記液晶変調素子の前記位相差比との差に基づいて前記液晶変調素子の光学補償を行うことを特徴とするＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法。
【請求項２】
前記光学補償板の位相差比に対する前記光学補償板の位相差比と前記液晶変調素子の位相差比との差の割合が１％以下となるように光学補償を行うことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法。
【請求項３】
前記光学補償板に入射させる光の入射角度が５°〜１５°の範囲で前記位相差比を求め前記液晶変調素子の光学補償を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法。
【請求項４】
一対の基板間に挟持された液晶の配向状態を初期状態のスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行うＯＣＢモードの液晶変調素子に用いる光学補償板であって、
遅相軸に沿う方向において測定対象物に対する法線と入射光の中心軸とのなす入射角を変化させて位相差値を測定した際、所定の入射角において前記位相差値が大きくなる側の位相差値に対する前記位相差値が小さくなる側の位相差値の比を位相差比と定義したとき、
前記所定の入射角における前記光学補償板の前記位相差比に対する前記光学補償板の前記位相差比と前記液晶変調素子の前記位相差比との差の割合が１％以下であることを特徴とする光学補償板。
【請求項５】
光を射出する光源と、
該光源から射出された光を画像信号に応じて変調するＯＣＢモードの液晶変調素子と、
該液晶変調素子により変調された光を被投射面に投射する投射手段とを備え、
前記液晶変調素子において、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法を用いたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法、光学補償板及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビの需要が増加するにつれ、動画に尾引き、残像現象が生じるなど、応答速度に問題があることが指摘されつつある。そこで、応答速度の速さに特長を持つＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード（あるいはベンドモード）に注目が集まっている。しかし、ＯＣＢモードで広い視角特性を得るのは難しく、光学補償フィルムを使う必要がある。
そこで、ＯＣＢモードの液晶変調素子に光学補償板が配置された状態で、表示される投射画像のコントラストを評価することによって光学補償板による補償効果を評価する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】王子計測機器株式会社製位相差測定装置http://www.oji-keisoku.co.jp/products/kobra/theory.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＯＣＢモードの液晶変調素子において、高いコントラストを得るためには光学補償が必須であり、この光学補償方法を最適化することが重要である。しかしながら、上記特許文献１に記載の記述は、光学補償板による補償効果を測定する装置であり、ＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法を最適化する技術ではない。そこで、ＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法を最適化する技術が求められている。
【０００４】
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、液晶変調素子における光学補償を最適化することが可能なＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法、光学補償板及びプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法は、一対の基板間に挟持された液晶の配向状態を初期状態のスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行うＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償板を用いた光学補償方法であって、遅相軸に沿う方向において測定対象物に対する法線と入射光の中心軸とのなす入射角を変化させて位相差値を測定した際、所定の入射角において前記位相差値が大きくなる側の位相差値に対する前記位相差値が小さくなる側の位相差値の比を位相差比と定義したとき、前記所定の入射角における前記光学補償板の前記位相差比と前記液晶変調素子の前記位相差比との差に基づいて前記液晶変調素子の光学補償を行うことを特徴とする。
【０００６】
本願発明者らは、上述した位相差比というパラメータが、ＯＣＢモードの液晶変調素子のコントラストの向上に関係することを発見した。そこで、光学補償板の位相差比と、使用されるＯＣＢモードの液晶変調素子の位相差比との差が、ＯＣＢモードの液晶変調素子のコントラストに関係することを見出した。つまり、本発明のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法では、光学補償板の位相差比と、液晶変調素子の位相差比との差に基づいて、光学補償を行う。すなわち、液晶変調素子に最適な光学補償板を用いて光学補償を行うことができるため、液晶変調素子のコントラストを向上させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法は、前記光学補償板の位相差比に対する前記光学補償板の位相差比と前記液晶変調素子の位相差比との差の割合が１％以下となるように光学補償を行うことが好ましい。
【０００８】
本発明に係るＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法では、実験の結果より、光学補償板の位相差比に対する光学補償板の位相差比と液晶変調素子の位相差比との差の割合が１％以下であるときに液晶変調素子のコントラストが実用に耐える値まで向上することが分かった。したがって、前記割合が１％以下となる光学補償板を用いることにより、液晶変調素子のコントラストを確実に向上させることができる。なお、詳細については実施形態で説明する。
【０００９】
また、本発明のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法は、前記光学補償板に入射させる光の入射角度が５°〜１５°の範囲で前記位相差比を求め前記液晶変調素子の光学補償を行うことが好ましい。
【００１０】
一般に、液晶変調素子に入射する光の入射角度は略５°〜１５°の範囲となっている。そこで、本発明に係るＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法は、光学補償板に入射させる光の入射角度が５°〜１５°の範囲で位相差比を求め、液晶変調素子に最適な光学補償板を用いて光学補償を行う。この光学補償板を用いた液晶変調素子を例えばプロジェクタに用いることにより、鮮明な画像を被投射面に投射することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の光学補償板は、一対の基板間に挟持された液晶の配向状態を初期状態のスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行うＯＣＢモードの液晶変調素子に用いる光学補償板であって、遅相軸に沿う方向において測定対象物に対する法線と入射光の中心軸とのなす入射角を変化させて位相差値を測定した際、所定の入射角において前記位相差値が大きくなる側の位相差値に対する前記位相差値が小さくなる側の位相差値の比を位相差比と定義したとき、前記所定の入射角における前記光学補償板の前記位相差比に対する前記光学補償板の前記位相差比と前記液晶変調素子の前記位相差比との差の割合が１％以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光学補償板は、液晶変調素子の位相差比に対する光学補償板の位相差比と液晶変調素子の位相差比との差の割合が１％以下であるため、液晶変調素子のコントラストを向上させることが可能となる。なお、詳細については実施形態で説明する。
【００１３】
本発明のプロジェクタは、光を射出する光源と、該光源から射出された光を画像信号に応じて変調するＯＣＢモードの液晶変調素子と、該液晶変調素子により変調された光を被投射面に投射する投射手段とを備え、前記液晶変調素子において、上記のＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法を用いたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るプロジェクタでは、光源から射出された光が、液晶変調素子により画像信号に応じて変調される。変調された光は投射手段により被投射面に投射される。このとき、上述したコントラストを向上させることが可能な光学補償方法を用いているため、コントラストが向上した鮮明な画像を被投射面に投射することが可能なプロジェクタを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係るＯＣＢモードの液晶変調素子における光学補償方法、光学補償板及びプロジェクタの実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本実施形態のプロジェクタの全体構成を示す概略構成図であり、図２は、光学補償板に検査光を入射させた図であり、図３は、プロジェクタに用いられる液晶装置を示す要部断面図であり、図４は、本願発明者が行った実験結果を示した表である。
【００１６】
本発明のプロジェクタの一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態においては、プロジェクタとして空間光変調装置で生成された画像情報を含む色光を投射系を介してスクリーン（被投射面）上に投射する投射型のプロジェクタを例に挙げて説明する。
【００１７】
本実施形態のプロジェクタ１では、図１に示すように、反射型のスクリーン５０を用い、スクリーン５０の正面側からスクリーン５０上に画像情報を含む光を投射する。
プロジェクタ１は、図１に示すように、光源装置１０と、液晶装置２０と、ダイクロイックプリズム（色合成手段）３０と、投射レンズ（投射手段）４０とを備えている。
【００１８】
光源装置１０は、赤色光を射出する赤色光源装置（光源）１０Ｒと、緑色光を射出する緑色光源装置（光源）１０Ｇと、青色光を射出する青色光源装置（光源）１０Ｂとからなる。
各光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、光を射出する光源１１と、光源１１から射出された光を回折する回折光学素子１２と、回折光学素子１２において回折した光の射出角度を調整する角度調整用光学素子１４とを備えている。なお、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの構成はこれに限るものではない。
【００１９】
液晶装置２０は、赤色光源装置１０Ｒから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の赤色用液晶ライトバルブ（測定対象物、液晶変調素子）２３Ｒを有する赤色用液晶装置２０Ｒと、緑色光源装置１０Ｇから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の緑色用液晶ライトバルブ（測定対象物、液晶変調素子）２３Ｇを有する緑色用液晶装置２０Ｇと、青色光源装置１０Ｂから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の青色用液晶ライトバルブ（測定対象物、液晶変調素子）２３Ｂを有する青色用液晶装置２０Ｂとからなる。各液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの入射側，射出側のそれぞれには、後述する光学補償方法により液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに最適化された光学補償板（測定対象物）２１，２２が位相差板として配置されている。光学補償板２１，２２、図２に示すように、基板２３ａ上に無機材料２３ｂを斜方蒸着することにより得られる。この無機材料２３ｂの結晶構造が傾斜している矢印Ａ方向が遅相軸となっている。
この光学補償板２１，２２により、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの広い視野角を得ることを可能にしている。
【００２０】
本実施形態では、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、ＯＣＢモードの液晶ライトバルブである。ＯＣＢモードの液晶装置では、その初期状態（非動作時）において、図３（ａ）に示すように、一対の基板２７ａ，２７ｂ間に挟持された液晶分子２６がスプレイ状に開いた配向状態（スプレイ配向）になっており、表示動作時には、図３（ｂ）に示すように液晶分子２６が弓なりに曲がった配向状態（ベンド配向）になっている。そして、表示動作時にベンド配向の曲がりの度合いで透過率を変調することにより、表示動作の高速応答性を実現し得るようになっている。
【００２１】
また、ダイクロイックプリズム３０は、図１に示すように、各液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂにより変調された各色光を合成するものである。
また、投射レンズ４０は、ダイクロイックプリズム３０で合成された光をスクリーン５０上に投射するものである。
【００２２】
次に、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの光学補償方法について説明する。
図２に示すように、光学補償板２１，２２に対して検査光の入射する入射角度、すなわち、極角度をθとする。極角度θは、光学補償板２１，２２の法線に対してなす角度である。そして、光学補償板２１，２２に対して垂直に検査光を入射させたとき（θ＝０°）に測定された位相差値を正面位相差値Ｒｅ（０）とし、法線に対して極角度θを変化させて検査光を入射したときに測定された位相差値をＲｅ（θ）とする。また、遅相軸に沿って位相差値を測定したときに、位相差が大きくなる側の位相差値を正（＋）とし、小さくなる側の位相差値を負（−）とする。このとき、位相差比（角度）は以下の式（１）で表される。
位相差比（角度）＝Ｒｅ（−側の角度）／Ｒｅ（＋側の角度）…式（１）
すなわち、位相差比とは、位相差が大きくなる側の位相差値に対する位相差が小さくなる側の位相差値の割合である。
【００２３】
図４に、液晶ライトバルブ、光学補償板のサンプルＡ〜Ｄの位相差比及び光学補償板のサンプルＡ〜Ｄの位相差比に対する液晶ライトバルブの位相差比の割合を示す。また、図４は、検査光の入射する極角度θを５°、１０°、１５°（所定の入射角）と変化させたときの測定結果である。
図４の表により、液晶ライトバルブは、θ＝５°では位相差比が１．１０であり、θ＝１０°では位相差比が１．１９であり、θ＝１５°では位相差比が１．６０であった。また、液晶ライトバルブ単体でのコントラストは５であった。
サンプルＡの光学補償板は、θ＝５°では位相差比が１．１１であり、θ＝１０°では位相差比が１．２０であり、θ＝１５°では位相差比が１．６０であった。このサンプルＡの光学補償板を液晶ライトバルブに用いたときのコントラストは９００であった。
次に、サンプルＢの光学補償板は、θ＝５°では位相差比が１．１０であり、θ＝１０°では位相差比が１．１８であり、θ＝１５°では位相差比が１．５９であった。このサンプルＢの光学補償板を液晶ライトバルブに用いたときのコントラストは５００であった。
次に、サンプルＣの光学補償板は、θ＝５°では位相差比が１．０８であり、θ＝１０°では位相差比が１．０７であり、θ＝１５°では位相差比が１．０７であった。このサンプルＣの光学補償板を液晶ライトバルブに用いたときのコントラストは２００であった。
次に、サンプルＤの光学補償板は、θ＝５°では位相差比が１．０６であり、θ＝１０°では位相差比が１．１５であり、θ＝１５°では位相差比が１．２５であった。このサンプルＤの光学補償板を液晶ライトバルブに用いたときのコントラストは１５０であった。
【００２４】
次に、各サンプルＡ〜Ｄの光学補償板の位相差比に対する液晶ライトバルブの位相差比の割合として求める。例えば、サンプルＡの光学補償板での極角度θが５°のときでは、（１．１０／１．１１）×１００＝９９．１％となる。
【００２５】
ここで、ＯＣＢモードの液晶ライトバルブのコントラストとしては５００以上であれば十分に鮮明な画像を得ることが可能となる。そこで、本実施形態では、液晶ライトバルブのコントラストが５００以上となるように光学補償を行う。
図４の表に示すように、サンプルＡの光学補償板及びサンプルＢの光学補償板を液晶ライトバルブに用いたときのコントラストが５００以上であった。このとき、サンプルＡでは、θ＝５°のとき９９．１％、θ＝１０°のとき９９．２％、θ＝１５°のとき１００．０％であり、サンプルＢでは、θ＝５°のとき１００．０％、θ＝１０°のとき１００．８％、θ＝１５°のとき１００．６％であった。この結果より、光学補償板の位相差比に対する光学補償板の位相差比と液晶ライトバルブの位相差比との差の割合が、サンプルＡでは、０％〜０．９％であり、サンプルＢでは、０％〜０．８％である。すなわち、光学補償板の位相差比に対する光学補償板の位相差比と液晶ライトバルブの位相差比との差の割合が１％以下であるとき、コントラストは５００、９００と高い値になることが分かった。これにより、光学補償板２１，２２としては、サンプルＡまたはサンプルＢの光学補償板を用いる。
【００２６】
以上より、本願発明者は、光学補償板２１，２２の位相差比と、使用されるＯＣＢモードのそれぞれの液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの位相差比との差が、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂのコントラストに関係することを発見した。つまり、光学補償板２１，２２の位相差比と、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの位相差比との差に基づいて、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの光学補償を行うことにより、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに最適な光学補償板２１，２２を用いることができる。
【００２７】
また、図４に示す実験の結果より、光学補償板２１，２２の位相差比に対する光学補償板２１，２２の位相差比と液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２０Ｂの位相差比との差の割合が１％以下である光学補償板２１，２２を用いる。これにより、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの光学補償を最適化することができるため、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂのコントラストを確実に向上させることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態に係る光学補償方法は、光学補償板２１，２２に入射させる光の極角度（入射角度）θが５°〜１５°の範囲で、光学補償板２１，２２の位相差比に対する光学補償板２１，２２の位相差比と液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの位相差比との差の割合が１％以下である光学補償板２１，２２である。したがって、この光学補償板２１，２２を用いた液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂをプロジェクタ１に用いることにより、鮮明な画像をスクリーン５０に投射することが可能となる。
【００２９】
さらに、本実施形態に係るプロジェクタ１では、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの入射側及び射出側には、５００以上のコントラストを得ることが可能な光学補償板２１，２２がそれぞれ設けられている。このように、各液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに最適な光学補償板２１，２２を設けることにより、鮮明な画像をスクリーン５０に投射することが可能なプロジェクタ１を提供することが可能となる。
【００３０】
なお、正面位相差値Ｒｅ（０）の波長依存性が、光学補償板２１，２２と、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂとで近い方が好ましい。
また、本実施形態では、光学補償板２１，２２の位相差比に対する光学補償板２１，２２の位相差比と液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの位相差比との差の割合が１％以下としたが、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの使用用途により適宜条件を変えて、条件に合った光学補償板を用いれば良い。
また、検査光の入射する極角度θを５°、１０°、１５°と変化させたが、極角度はこの角度に限らず、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの使用用途により入射角度を変えて位相差を測定すれば良い。
さらに、コントラストが５００以上となる光学補償板２１，２２を用いたが、これに限るものではなく、液晶ライトバルブ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの使用用途によりコントラストの下限値を設定すれば良い。
【００３１】
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、色光合成手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。
また、光学補償板として、基板上に無機材料を斜方蒸着することにより形成したものを用いたが、これに限ることはなく、例えば、有機材料からなる延伸フィルムや、樹脂フィルムを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成図である。
【図２】図１の光学補償板を示す斜視図である。
【図３】図１の液晶装置を示す要部断面図である。
【図４】図１の光学補償板及び液晶ライトバルブの位相差比の測定結果を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１…プロジェクタ、１０Ｒ…赤色光源装置（光源）、１０Ｇ…緑色光源装置（光源）、１０Ｂ…青色光源装置（光源）、２１，２２…光学補償板、４０…投射レンズ（投射手段）、２３Ｒ…赤色用液晶ライトバルブ（液晶変調素子）、２３Ｇ…緑色用液晶ライトバルブ（液晶変調素子）、２３Ｂ…青色用液晶ライトバルブ（液晶変調素子）、５０…スクリーン（被投射面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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