(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射側に位置する透明基板と、出射側に位置する透明基板の間隙に液晶を保持し、上記入射側または出射側の透明基板にサファイア基板を接合してなり、上記サファイア基板は、Ｃ軸方向又はＣ軸投影線方向と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２°以内であるか、又はＣ軸と直交する軸と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２゜以内であるか、又はＣ面と透過すべき偏光の透過方向に垂直な面との成す角度が±２°以内であることを特徴とする液晶プロジェクタ装置用液晶パネル。
【請求項２】
上記サファイア基板の表面に反射防止コートを施したことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】
上記サファイア基板と透明基板の間に、ショア硬度３０以下の透明粘着材を１０〜７０μｍの厚みで介在させて貼り合わせたことを特徴とする請求項１または２記載の液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタ装置に用いる液晶パネルや透明体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以前よりホームシアター用途を中心に使用されてきた液晶プロジェクタ装置は、液晶パネルの高精細化・ランプの高輝度化による映写画像の向上により、パソコン映像をそのまま投影して使用するプレゼンツールへと発展を遂げて来た。
【０００３】
この液晶プロジェクタ装置は、例えば図１に示すように構成されている。光源１は、メタルハライドランプ・キセノンランプ・ＵＨＰ等の高輝度ランプ光源であり、これから投射された光は、球面反射鏡２により反射され、赤外線や紫外線等をカットするフィルタ３を透過させ、不要な赤外線・紫外線を除去する。その後、インテグレータレンズ４、集光レンズ５を透過させて集光させた後、入射側偏光板６を通し、液晶パネル８に入射する。液晶パネル８から出射させた光は、出射側偏光板７を透過後、投影レンズ９により拡大投影され、前方のスクリーン等に画像が映し出される。
【０００４】
この構造は、カラーフィルタを備えた液晶パネル１枚を用いた単板式のものであるが、この単板式に加え、ＲＧＢ３原色の光源分解光に対応して、３枚の液晶パネルを組み込んだ３枚式も一般的に知られている。
【０００５】
この場合、図２に示すような、光の波長に応じて透過・反射を行うダイクロイックミラー１０、及び光を合成する合成プリズム１１、また、全反射ミラー１２が使用される。そして、ダイクロイックミラー１０によって、光源からの光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分解し、それぞれ個別の液晶パネル８に透過させ、合成プリズム１１で合成して投影するようになっている。
【０００６】
これらの液晶プロジェクタ装置の場合、その液晶画像形成部に偏光板６、７を用いるために、光が大幅に吸収されてしまうこと、また、装置の小型化を図るため、１インチ近傍のサイズにまで面積の小型化が図られた液晶パネル８の画像を数十インチから数百インチまで拡大し投影すること、などにより投影された映像の明るさの低減が避けられない。
【０００７】
そこで、光源２としては高輝度のメタルハライドランプ、ＵＨＰランプ、キセノンランプなどの高出力のランプが使用されている。しかも、使用用途が、パソコン映像をそのまま投影して使用するプレゼンツールへと拡大するにつれ、更に小型化、高精細化、高輝度化の要求が強くなり、ますます高出力のランプが選択されるようになってきている。
【０００８】
そのため、液晶プロジェクタ装置においては、熱による不都合が重要な課題となっている。
【０００９】
例えば、一般に液晶表示部を構成する偏光板としては沃素系偏光板を用いるが、これでは耐光性・耐熱性・耐湿熱性が十分ではないため、特に液晶プロジェクタには、耐光性・耐熱性・耐湿熱性により優れる染料系偏光板が使用されている（特開平９−２２００８号、特開平９−２２００９号公報等参照）。
【００１０】
しかし、特に入射側の偏光板６の場合、光の透過率が４０％程度しかなく、大半の光を吸収し発熱してしまい、７０℃以上になると特性が維持できないという問題がある。また、液晶パネル８自体も熱には弱く、６０℃以上になると特性に支障を来すという問題がある。そこで、液晶プロジェクタ装置では、以下に示すように数々の冷却方式が考案されてきた。
【００１１】
（１）冷却ファンを発熱部に取り付ける空冷方式入射側の偏光板６、液晶パネル８、出射側の偏光板７等の発熱部、及び光源１、電源部を冷却ファンにより冷却し、熱を帯びた空気を排気する。
【００１２】
（２）図１に示すように、入射側の偏光板６を液晶パネル８から１〜５ｍｍ程度離して設置し、液晶パネル８に偏光板６の熱が直接伝わるのを防止し、その間に冷却風を流すことにより冷却効率を高める。
【００１３】
（３）液晶パネル８の外面に密閉空間を介して、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の放熱用ガラス板を設置し、液晶パネル８の発熱に対する放熱効果を高めるとともに、冷却風によりゴミが液晶パネル８に付着することを防止する。
【００１４】
（４）液冷方式熱交換媒体として液体を封入し、冷却効率を高める（特公平６−５８４７４号公報参照）。
【００１５】
（５）ペルチェ素子等の電子冷却方式ペルチェ素子等による電子冷却装置を取り付け、強制冷却をする。
【００１６】
（６）偏光変換器を光源直後に設置する光源１からの光を偏光板６に入射する前に、変換器により偏光方向を揃え、偏光板６に吸収される光の量を減らす。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した各冷却方法でも以下のような課題があった。
【００１８】
（１）冷却ファンによる空冷方式の場合、騒音とゴミの付着の問題がある。十分な冷却効果を得るため、送風量を増やしていくとファンの高速回転、及び大型化により騒音の問題が生じ、静かな室内でプレゼンテーションを行ったり、ホームシアターとして使用する場合には不適当である。
【００１９】
（２）のように発熱体である入射側の偏光板６を分離独立させることで、液晶パネル８への影響を低減し、放熱効果を高めることはできるが、やはり効果には限界がある。また、偏光板６における偏光体の保持板として使用している青板ガラスまたは白板ガラスも熱伝導性が悪く、放熱効果が不十分となり、（１）の場合と同様に、結局冷却ファンの出力アップに頼らざるを得ず、上記のごとく騒音とゴミ付着の問題を解消することは出来なかった。
【００２０】
（３）液晶パネル８の外面に放熱用ガラス板を設置した場合、ゴミが付着した時の焦点を外し、映写面に影響を与えないという効果は得られるが、ガラス板は熱伝導率が良いものでも２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の物しかなく、十分な放熱効果は得られなかった。
【００２１】
（４）液冷式については、温度上昇に伴い、圧力抜き、気泡発生、混入異物及び冷却媒体漏れ等が生じ、信頼性の点で問題がある。また、液冷機構についても大掛かりなものが必要となり装置全体が大きくなってしまうという問題がある。
【００２２】
（５）ペルチェ素子等の電子冷却装置を付加した固体冷却方式の場合、液晶プロジェクタ装置全体のコストが大幅に上昇してしまうだけなく、十分な冷却効果を得られるには至っていない。
【００２３】
（６）偏光変換器を通し、今まで全て偏光板６で吸収されていた偏光成分を偏光板６の透過偏光軸に予め変換しておくことにより、発熱量を低減しようというものであるが、やはり約２０％の光は吸収され発熱するため、液晶パネル８が小型化し、単位面積あたりのランプの強度が上がれば、冷却効果としては不十分であった。
【００２４】
以上のように、いずれの冷却方法でも、簡単な構造で充分な冷却効果を得ることはできなかった。また、発熱の問題は上述した偏光板６以外にも、さまざまな部位で生じている。
【００２５】
例えば、液晶パネル８を構成する、入射側に位置する画素電極及びスイッチング素子を形成する透明基板は、現状では熱伝導率が１．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低い石英ガラスを用いて構成しているため、液晶パネル８内に蓄積される熱を効率良く逃がすことができないという問題があった。
【００２６】
さらに、図２に示すように光源１からの光をＲＧＢの３色光に分離して、各々の色に対応する画像を表示し、合成プリズム１１等を用いて合成する方式の液晶プロジェクタ装置では、ダイクロイックミラー１０を用いて光源１からの光を分離している。このダイクロイックミラー１０は、現状は青板ガラス又は白板ガラス等に光源の波長を選択して透過・反射を行う膜を表面に施して作製しているが、この部品についても、光吸収による発熱を引き起こし、装置全体の温度を上昇させるという問題を発生させている。
【００２７】
また、光源１から光学系に光を入射する場合、予め不要な発熱源となる赤外線をカットするということが行われているが、通常このＩＲカット用のフィルタ３についても青板ガラス又は白板ガラスが用いられており、熱伝導性が低いため蓄熱してしまい、装置全体の温度上昇の原因となっていた。
【００２８】
一方、光源１は単一であるため、照射面の照度を均一にできないことから、光源強度を拡散させるために一般的にインテグレーターレンズ４が用いられている。このインテグレーターレンズ４は、通常、パイレックス（Ｒ）ガラス等の光学ガラスを型プレスして製造される多数のレンズが、１枚のプレートに作り込まれた構造のものが多用されているが、更に特性を向上させたものとして角柱側面の全反射を利用する石英ガラス等の材質のものが使用されている。この場合、屈折率が１．４６程度と小さいため、全反射角度が大きくなり、角柱ロッド長を長く設定する必要があり、また、疑似光源数が少ないという問題があった。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、光の入射側に位置する透明基板と、出射側に位置する透明基板の間隙に液晶を保持し、上記入射側または出射側の透明基板にサファイア基板を接合してなり、上記サファイア基板は、Ｃ軸方向又はＣ軸投影線方向と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２°以内であるか、又はＣ軸と直交する軸と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２゜以内であるか、又はＣ面と透過すべき偏光の透過方向に垂直な面との成す角度が±２°以内である液晶プロジェクタ装置用液晶パネルとしたことを特徴とする。
【００３１】
さらに、上記サファイア基板の表面に反射防止コートを施したことを特徴とする。
【００３２】
また、上記サファイア基板と透明基板の間に、ショア硬度３０以下の透明粘着材を１０〜７０μｍの厚みで介在させて貼り合わせたことを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００３５】
図１に示すように、光源１は、メタルハライドランプ・キセノンランプ・ＵＨＰ等の高輝度ランプ光源であり、これから投射された光は、球面反射鏡２により反射され、赤外線や紫外線等をカットするフィルタ３を透過させ、不要な赤外線・紫外線を除去する。その後、インテグレータレンズ４、集光レンズ５を透過させて集光させた後、入射側偏光板６を通し、液晶パネル８に入射する。液晶パネル８から出射させた光は、出射側偏光板７を透過後、投影レンズ９により拡大投影され、前方のスクリーン等に画像が映し出される。
【００３６】
また、この構造は、１枚の液晶パネル８を用いた単板式のものであるが、他の実施形態としてＲＧＢ３原色の光源分解光に対応して、３枚の液晶パネル８を組み込んだ３枚式もある。
【００３７】
これは、図２に示すように、光の波長に応じて透過・反射を行うダイクロイックミラー１０、及び光を合成する合成プリズム１１、また、全反射ミラー１２が使用される。そして、ダイクロイックミラー１０によって、光源からの光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分解し、それぞれ個別の液晶パネル８に透過させ、合成プリズム１１で合成して投影するようになっている。
【００３８】
そして、本発明では、上記の図１、２に示す液晶プロジェクタ装置において、ダイクロイックミラー１０、フィルタ３、レンズ４、偏光板６、７における偏光体の保持板、液晶パネル８を構成する透明基板等の透明体の少なくとも一種をサファイア基板で形成したことを特徴とする。そのため、サファイア基板は熱伝導性が高いことから、上述した各部品での発熱を効率よく放熱することができる。
【００３９】
まず、偏光板６、７における保持板にサファイア基板を適用した実施形態を説明する。
【００４０】
図３に示すように、偏光体１３をサファイア基板からなる保持板１５の表面に、透明接着剤で接合して偏光板６、７を構成する。なお、この時、偏光体１３の透過偏光軸１４と、保持板１５を構成するサファイア基板のＣ軸またはＣ軸投影線方向を示す軸またはＣ軸と直交する軸（例えばＭ軸）１６との成す角度が±２゜好ましくは±０．５゜以内となるように、両者を接合する。
【００４１】
図５は、図３のように貼り合わせた偏光板６、７を、液晶パネル８の前後にセットし、光を照射した状態を示している。この場合、入射側は、液晶パネル８から１〜５ｍｍの間隔を開けて設置し、出射側は、液晶パネル８の表面に直接透明接着剤を用いて偏光体１３側を貼り合わせた。
【００４２】
このようにすれば、熱伝導率が４２Ｗ／ｍ・Ｋと高いサファイア基板を保持板１５とし、偏光体１３と貼り合わせることにより、偏光体１３を透過できなかった光の吸収による蓄熱をサファイア基板に伝導し、効率よく放熱させることができる。さらに、冷却ファンを組み合わせて使用することにより極めて効率よく、偏光板６の蓄熱を放散する事が出来る。
【００４３】
なお、この実施形態において、偏光体１３の透過偏光軸１４と、保持板１５を成すサファイア基板のＣ軸又はＣ軸投影線又はＣ軸と直交する軸１６との成す角度を±２゜好ましくは±０．５゜以内に制御する理由は、偏光体１３により整えた偏光が、サファイア結晶内の複屈折を起因とした旋光を発生させないようにするためである。例えば、上記範囲以上の角度となった場合、液晶プロジェクタ装置から投影する映像に乱れ等の影響が生じる。
【００４４】
また、図４に示すようにサファイア基板からなる保持板１５の主面１５ａの面方位をＣ面±２゜好ましくは±０．５゜以内とすることによっても、複屈折の影響をなくし、安定した映像とすることが可能であった。
【００４５】
なお、偏光板６における偏光体１３と保持板１５の位置関係については、液晶パネル８の入射側の偏光板６については、偏光体１３を保持板１５よりも液晶パネル８側に設置し、出射側の偏光板７については、偏光体１３を保持板１５よりも液晶パネル８側に設置した方が、液晶パネル８の表示コントラストがより向上する。
【００４６】
この理由は、液晶パネル８前後での偏光特性を出来る限り変化させないことが重要であり、サファイア製の保持板１５の軸方位及び面方位を精度良くセットしたとしても、透過させることにより偏光特性の変化を０とすることは困難であるからである。このような配置とすることにより、コントラストの特性は、サファイアを使用しない場合と比較してほぼ同等レベルが実現可能であった。
【００４７】
また、図５の実施形態では、入射側の偏光板６を液晶パネル８から離した構造を示したが、図６に示すように、液晶パネル８に直接偏光板６を接合した構造を取った場合でも、熱伝導性の良いサファイアを保持板１５として使えば、十分な放熱効果が得られ、冷却状態を保つことができる。この構造を取った場合、液晶表示面から、冷却風にさらされるサファイア製の保持板１５外面側との距離を大きくできるため、保持板１５の表面にゴミが付着した場合でも、焦点が合いにくく、投影される映像の品位を劣化させることを防止することができる。
【００４８】
また、保持板１５として使用するサファイア基板は、片面もしくは両面に反射防止コートを施すことにより、更に透過性を高めることができる。また、その反射防止コートも接着面と空気に触れる面とでコーテイング特性をその屈折率に合わせた設計とすることで、さらに透過率を向上させることが可能であった。
【００４９】
例えば、上記サファイア基板の空気と接する面には屈折率がほぼ１．０に対する反射防止コートを施すが、この場合反射防止コートの屈折率は１．３３±０．１５の範囲内のものを用いればよく、例えば屈折率１．３８のＭｇＦ2を用いる。また、他部材との接合面には後述する透明粘着材の屈折率に合わせて、屈折率１．３８〜１．５５に対する反射防止コートを施すことが好ましい。
【００５０】
また、液晶パネル８出射側の外面に取り付けるサファイア基板には、少なくとも片面に液晶パネル８の有効画素エリアよりも０．１ｍｍ以上大きなサイズとなる透過率が１％未満の遮光枠を塗布することにより、投影する映像が周りからの散乱光によるコントラストの低下という問題を防止することが可能であった。この遮光膜は、シルク印刷のようなものでも良く、クロム系の蒸着膜でも構わない。
【００５１】
実際にサファイア基板を保持板１５として偏光板６、７を構成した場合、従来の青板ガラスまたは白板ガラスを保持板１５として使用した場合と比較し、各々１０〜１５℃以上の冷却効果の改善が見られた。
【００５４】
図７に示す実施形態は、液晶パネル８の入射側と出射側に、少なくとも０．１ｍｍ以下の空隙を開けて、密閉するようにサファイア基板からなる透明基板１８を接合したものである。
【００５５】
ここで、液晶パネル８と透明基板１８の間に空隙を開けた理由を説明する。液晶プロジェクタ装置に用いる液晶パネル８は、拡大投影して使用されるため、間隔を一定に保つためのビーズを液晶と共に封入することは出来ず、外周部のシール槽のみで一定間隔を保つ構造となっている。そのため、サファイアの透明基板１８を直接接触させセットした場合、温度変化による熱膨張等により、液晶パネル８の表面を変形させ、投影映像の品位を落とすということになるのである。
【００５６】
そこで、空間をあけて透明基板１８を備えることにより、これらの変形を防ぐことができる。また、液晶パネル８内の蓄熱を効率良く外周部の透明基板１８に伝導させるには、間隙を出来るだけ狭くする方が良いことから、少なくとも０．１ｍｍ以下に間隙を保つことにより、この両方の特性を満足することが確認できた。
【００５７】
この実施形態では、密閉空間構造にして透明基板１８を接合した場合の例を示したが、空間の代わりに柔軟性のある透明粘着材を介して接するように貼り付けても良い。この場合の透明粘着材は、表１に示すようにショア硬度３０以下とすれば良い。また、その厚みは、画像品質への影響を考慮した場合、１０μｍ以上とすれば問題がなく、熱の伝導による冷却性を確認した実験を行った結果、表２に示すように７０μｍ以下の厚みとすれば良いことがわかった。
【００５８】
【表１】
0003744888.tif 000002
【００５９】
【表２】
0003744888.tif 000003
【００６０】
また、液晶パネル８に対し、光の入射側及び出射側の両方に透明基板１８を備えた方がより高い放熱性を示すが、いずれか片側でも高い放熱効果を得ることは可能である。さらに、透明基板１８を成すサファイア基板の片側、または、両側に反射防止コートを施すことにより、更に、透過特性を向上させることが可能である。
【００６１】
なお、透明基板１８として使用するサファイア基板は、透過すべき偏光の偏光軸に対して、サファイア基板のＣ軸またはＣ軸投影線またはＣ軸と直交する軸が±２゜以内、好ましくは０．５°以内となるようセットすることで、旋光等のにより投影画像の品位を劣化させる問題を回避することができる。また、サファイア基板の面方位をＣ面±２゜好ましくは±０．５゜とすることによっても、投影画像の品位に影響を与えることを防止できる。
【００６２】
また、液晶パネル８をサファイア製の透明基板１８放熱板で覆うことにより、透明基板８にゴミが付着しても、液晶パネル８からの距離を大きくできるため、焦点が外せて、映像品位に支障が出なくなる。尚、この厚みは、１ｍｍ以上必要であることが実験により確認できた。
【００６３】
さらに、加えて偏光板６、７を構成する保持板１５をサファイア基板で構成することにより、約５℃以上の液晶パネル面温度低下効果が得られた。
【００６４】
次に、図８に示す参考例は、透過型の液晶パネル８を構成する入射側の画素電極及びスイッチング素子を形成する透明基板１９、及び出射側の対向電極を形成する透明基板２０をサファイア基板で形成し、液晶パネル８を構成したものである。
【００６５】
この透明基板１９、２０を成すサファイア基板について、いずれも透過すべき偏光の偏光軸とサファイアの結晶軸によるＣ軸又はＣ軸投影線方向又はＣ軸と直交する軸との成す角度が、±２゜好ましくは±０．５゜以内となるように構成するか、またはサファイア基板の面方位をＣ面±２゜好ましくは±０．５゜以内とする必要がある。
【００６６】
この場合、液晶パネル８を構成する透明基板１９、２０自体が十分な放熱特性を持つサファイアから成るため、偏光板を別に備える必要がなく、上記透明基板１９、２０の外面側に直接偏光体１３を接合すればよい。このようにすれば、透明基板１９、２０が偏光体１３の保持板を兼用させることができ、コンパクトで低コストの構造とすることができる。
【００６７】
この場合、サファイア基板の片面又は両面に反射防止コートを施すことで尚一層透過特性を向上させることが可能となるが、偏光体１３を接着させる透明粘着材が、一般的に１．４〜１．５の屈折率を示して一部反射防止の役目も果たすため、特に反射防止コーティングを施こさなくでも良好な透過特性が実現可能となる。さらにその屈折率に合わせた設計の反射防止コートを施すことにより透過特性が向上する。
【００６８】
図８に示す構造で、冷却ファンと組み合わせた冷却構造を取った場合、石英基板で同構造を形成した場合と比較して、約１５〜２０℃の温度低減効果が実現でき、光学系の光路も約５％の短縮が可能となった。
【００６９】
次に、図９に示す参考例は、反射型の液晶パネル８の反射電極及びスイッチング素子を形成する透明基板２１、及び入出射側の対向電極を形成する透明基板２２として用いたものであり、この場合も、放熱効果を向上させることが出来る。
【００７０】
なお、この参考例では、反射電極及びスイッチング素子を形成する透明基板２１に用いるサファイア基板は偏光の特性に影響しないため、その軸や面方位は任意で良く、また、面の仕上げも反射面側のみ鏡面仕上げすれば良い。そして、透明基板２１の裏側に放熱用ヒートシンク２３を直接取り付けることが可能となる。また、入出射側の対向電極を形成する透明基板２２として使用する透明サファイア基板については、入射光と反射された出射光の偏光方向が異なるため、偏光に対し旋光性がないように、その主面をＣ面±２゜以内、好ましくは±０．５゜以内とするのが良い。
【００７１】
さらに、本発明の他の参考例について説明する。
【００７２】
映像を拡大投影するプロジェクタ装置は、一般的に高精細画像を表示する場合、透過液晶方式、反射液晶方式、ＤＬＰ方式に関わらず、図２に示すように光源をＲＧＢの３色光に分離して、各々の色に対応する画像を表示し、プリズム等を用いて合成する方式を取っている。
【００７３】
この中で、光源１の色を分離している役目を果たしているダイクロイックミラー１０をサファイア基板で形成し、光源１の波長を選択して透過・反射を行う膜をその表面に形成する。
【００７４】
このことにより、ダイクロイックミラー１０の蓄熱を効率良く放散できるようになり、装置全体の温度を低減することが可能となった。これらに使用するサファイア基板についても透過後又は透過前に調整される偏光透過軸に対し、Ｃ軸またはＣ軸投影線方向またはＣ軸と直交する軸が±２゜好ましくは±０．５゜以内となるように構成するか、もしくは、サファイア基板の主面がＣ面±２゜以内、好ましくは±０．５゜以内とするのが良い。
【００７５】
さらに、他の参考例として、光源１からの不要な発熱要因となる赤外線が光学系に入射するのを防止する赤外線カット用のフィルタ３としてサファイア基板を用い、その表面に赤外線カット膜を生成することもできる。この場合、フィルタ３は光源１直後に配置され、大きな発熱となっているため、光源１用の冷却ファンを用いて冷却する事により、効率良く放熱することが可能となり、装置全体の温度低減が効果が大きくなる。
【００７６】
これらに使用するサファイア基板についても透過後または透過前に調整される偏光透過軸に対し、Ｃ軸またはＣ軸投影線方向またはＣ軸と直交する方向が±２゜好ましくは±０．５゜以内となるように構成するか、もしくは、サファイア基板の主面がＣ面±２゜以内、好ましくは±０．５゜以内とするのが良い。
【００７７】
更に、上述したサファイア基板に金属製放熱フィンを接合することもできる。例えば、図１０では、偏光板６の保持板１５として使用するサファイア基板の外周に、Ｍｏ−Ｍｎ等のメタライズ層２４を形成し、金属製放熱フィン２５をロウ付け接合した。
【００７８】
この場合、偏光体１３に蓄熱した熱が、サファイア製の保持板１５に伝導し、更に効率良く熱伝導性の良い金属製放熱フィン２５へと伝導する。そして、表面積を大きくして放熱性を上げた金属製放熱フィン２５を冷却ファンで冷却することにより、更に冷却効果を高くすることができる。
【００７９】
実験によると、サファイア単体の場合と比較し、更に、５〜１０℃の温度低減効果の向上が見られた。このことにより、偏光体１３の特性保証温度である７０℃に対し、遙かに低い安定した稼動条件を満たすことが可能である。
【００８０】
なお、この実施形態ではＭｏ−Ｍｎメタライズ法を用いたが、活性金属法等を用いて作成しても同様の効果が得られる。
【００８１】
また、光学系のセット位置決めに用いられる、一般的な樹脂枠（型）をアルミ等の高熱伝導性材料で構成することにより、熱を更に効率良く伝えることが出来るようになり、装置全体を放熱構造とすることができるようになる。
【００８２】
更に、他の参考例について説明する。
【００８３】
映像を拡大投影する液晶プロジェクタ装置において、図１１に示すように、高輝度ランプの光源１を拡散させるロッド型のインテグレータレンズ２６をサファイアで構成した。
【００８４】
サファイアは、Ｎｏ＝１．７６８という高屈折率な透明材料であるため、４角柱のインテグレータレンズ２６を作製した場合、全反射角を小さく設定する事が可能となり、石英等の光学ガラスで作成したインテグレータレンズと比較して遙かに拡散性を向上させることが可能となり、また、全体の寸法もコンパクトに設計することが可能である。
【００８５】
これにより、液晶プロジェクタ装置による映像輝度の均一化を向上させることが可能となり、また、放熱性についても改善が可能である。作成するインテグレータレンズ２６の入射面及び出射面となる角柱の端面部は、無反射コートを施すことにより、更に透過効率を向上させることが可能となる。
【００８６】
次に、本発明のサファイアの製作過程について説明する。
【００８７】
単結晶サファイアは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の単結晶体であり、Ａｌ原子・Ｏ原子が配置し結晶を形成している。また、サファイアは、図１２に示すように六方晶系であり、その中心軸がＣ軸、これに垂直な面がＣ面（０００１）である。そして、Ｃ軸から放射状にのびるＡ軸（ａ１，ａ２，ａ３）とそれに垂直な面がＡ面（１１−２０）となる。Ｒ面は、図のように、Ｃ軸と一定の角度（約３２．３８３゜）を有して存在する。尚、これらの軸及び面については、Ｘ線回折により分析が可能である。
【００８８】
本発明の単結晶サファイアは、ＥＦＧ法（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ Ｇｒｏｗｔｈ法）により製造した。即ち、高純度のアルミナを不活性雰囲気中で溶融し、このアルミナ融液と接するように内部にスリットを備えたリボン状のサファイア単結晶育成用のモリブデンダイを位置させ、アルミナ融液を毛細管作用によりモリブデンダイ上端部までアルミナ融液を誘導し、そこで種結晶（シード）と接触させ、次いでシードを上方に引き上げて単結晶アルミナであるサファイアの育成を行った。この基板素材を引上育成するに当たっては、シードの主面を育成したい面方位とし、その成長軸を引き上げ軸としてセットし、引き上げれば良い。このように引き上げることにより、主面の面方位を容易に狙った面方位、軸方位として精度良く育成出来るのである。尚、単結晶サファイアの育成方法は、ＥＦＧ法に限らず、チョクラルスキー法等他の方法によってでも良いが、今回のような角形状の結晶を得たい場合は、円柱状の結晶形状では効率が悪いため、板状の結晶を精度良く得られるＥＦＧ法が適している。
【００８９】
このようにして得られた単結晶サファイアを、ダイヤモンドホイール等により所定の形状に研削加工を行った後、ダイヤモンド砥粒を用いラッピング加工を行う。
【００９０】
次に、粒径５０ｎｍ以下のＳｉＯ2の球状コロイド粒子（コロイダルシリカ）を分散させた液を研磨液として供給しながら、単結晶サファイアと研磨布を相対的に摺動させて精密研磨（ＣＭＰ）を行う。このようにして研磨を行うことにより、新たに歪を生じさせずに上記研削及びラッピング加工で生じた破壊層を除去することができ、透過性に優れ、基板として用いる場合でも良好な平滑な面が出来上がる。
【００９１】
次に、サファイアと現状使用されている透明材料である石英ガラス・ＢＫ−７・フロートガラス（青板ガラス）との特性値の比較を表３に示す。
【００９２】
この表３から明らかなように、サファイアが圧倒的に熱伝導率に優れ、放熱性に優れることが解る。また、屈折率も比して高いため、インテグレータレンズとして使用する場合も高い特性を有していることが解る。
【００９３】
また、高強度であるため、他の材料と比較して薄く設計することが可能となり、全体としてコンパクトな光学系の設計が可能となる。さらに、耐熱性にも優れ、液晶パネルを構成する多結晶シリコン（ｐ−ｓｉ）ＴＦＴの製造工程の高温プロセスに対しても、全く問題なく使用が可能である。
【００９４】
【表３】
0003744888.tif 000004
【００９５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光の入射側に位置する透明基板と、出射側に位置する透明基板の間隙に液晶を保持し、上記入射側または出射側の透明基板にサファイア基板を接合してなり、上記サファイア基板は、Ｃ軸方向又はＣ軸投影線方向と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２°以内であるか、又はＣ軸と直交する軸と透過すべき偏光透過軸との成す角度が±２゜以内であるか、又はＣ面と透過すべき偏光の透過方向に垂直な面との成す角度が±２°以内である液晶プロジェクタ装置用液晶パネルとしたことによって、放熱効果が向上し、高輝度で小型化した液晶プロジェクタ装置を発熱による特性劣化という問題なしに実現することが出来るとともに、ゴミが付着しても焦点が合いにくく、投影される画像の品質を劣化させることを防止できる。
【００９６】
また、サファイア基板の結晶の軸方位、面方位を精度良く制御する事で、偏光特性を忠実に透過し、投影できるプロジェクタ装置が実現できる。
【００９７】
本発明により、液晶プロジェクタ装置による投影画像の大幅な高輝度化・高精細化が可能となり、更に装置の小型化にも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な透過型液晶単板式プロジェクタ装置の概略図である。
【図２】一般的な透過型液晶３枚式プロジェクタ装置の概略図である。
【図３】本発明の液晶プロジェクタ装置における偏光板を示す図である。
【図４】本発明の液晶プロジェクタ装置における偏光板を示す図である。
【図５】図３、４の偏光板を備えた液晶パネルを示す図である。
【図６】図３、４の偏光板を備えた液晶パネルを示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図８】参考例を示す図である。
【図９】参考例を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１１】参考例を示す図である。
【図１２】サファイアの結晶構造を示す図である。
【符号の説明】
１・・・光源
２・・・反射鏡
３・・・フィルタ
４・・・インテグレータレンズ
５・・・レンズ
６・・・偏光板
７・・・偏光板
８・・・液晶パネル
９・・・投影レンズ
１０・・・ダイクロイックミラー
１１・・・合成プリズム
１２・・・全反射ミラー
１３・・・偏光体
１４・・・偏光軸
１５・・・保持板
１６・・・Ｃ軸又はＣ軸投影線方向
１８・・・透明基板
１９・・・透明基板
２０・・・透明基板
２１・・・透明基板
２２・・・透明基板
２３・・・ヒートシンク材
２４・・・メタライズ層
２５・・・金属製放熱フィン
２６・・・インテグレータレンズ
【図１】
0003744888.tif 000005
【図２】
0003744888.tif 000006
【図３】
0003744888.tif 000007
【図４】
0003744888.tif 000008
【図５】
0003744888.tif 000009
【図６】
0003744888.tif 000010
【図７】
0003744888.tif 000011
【図８】
0003744888.tif 000012
【図９】
0003744888.tif 000013
【図１０】
0003744888.tif 000014
【図１１】
0003744888.tif 000015
【図１２】
0003744888.tif 000016