(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色光のそれぞれを光変調して出射する複数枚の電気光学パネルと、該複数枚の電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記複数枚の電気光学パネルのいずれにおいても、第１の透明基板と第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、光が入射する方の前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が貼り付けられ、光が出射する方の第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が貼り付けられた投射型カラー表示装置において、
前記複数枚の電気光学パネルの少なくとも１枚は、光入射側に前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に異なる材質の基板を用いた第１のパネル構造を備え、
前記複数枚の電気光学パネルの少なくとも１枚は、光出射側に前記第２の透明基板と前記第２の保護基板に同一材質の基板を用いた第２のパネル構造を備えていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の透明基板、前記第２の透明基板、および前記第１のパネル構造に用いられた前記第１の保護基板は、互いに材質が異なることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項３】
請求項２において、前記第１の透明基板は、０℃〜７０℃の温度範囲内における熱膨張係数が−１０×１０-7〜１０×１０-7／℃の高耐熱ガラスからなり、前記第２の透明基板は石英基板からなり、前記第１のパネル構造に用いられた前記第１の保護基板は無アルカリガラスであることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記複数枚の電気光学パネルはいずれも、光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側に前記第１のパネル構造を備えていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項５】
請求項４において、前記複数の電気光学パネルは、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルとからなることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記複数の電気光学パネルは、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルとからなり、
前記緑色光用電気光学パネルは、光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側でも前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に同一材質の基板が用いられ、
前記赤色光用電気光学パネルおよび前記青色光用電気光学パネルは、光入射側に前記第１のパネル構造を備え、かつ、光出射側でも、前記第２の保護基板として、当該電気光学パネルに用いた前記第１の保護基板と同一材質の基板が用いられていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記複数の電気光学パネルは、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルとからなり、
前記青色光用電気光学パネルは、光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側でも前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に同一材質の基板が用いられ、
前記赤色光用電気光学パネルおよび前記緑色光用電気光学パネルは、光入射側に前記第１のパネル構造を備え、かつ、光出射側でも、前記第２の保護基板として、当該電気光学パネルに用いた前記第１の保護基板と同一材質の基板が用いられていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記複数の電気光学パネルは、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルとからなり、
前記緑色光用電気光学パネルおよび前記青色光用光学パネルは、いずれも光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側でも前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に同一材質の基板が用いられ、
前記赤色光用電気光学パネルは、光入射側に前記第１のパネル構造を備え、かつ、光出射側でも、前記第２の保護基板として、当該電気光学パネルに用いた前記第１の保護基板と同一材質の基板が用いられていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項９】
赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルと、前記各電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記各電気光学パネルは、入射側の第１の透明基板と出射側の第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が設けられ、前記第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が設けられた投射型カラー表示装置において、
前記第２の保護基板は、前記第１の保護基板と比較して温度に対する歪の耐性が高い基板で構成されていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項１０】
赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルと、前記各電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記各電気光学パネルは、入射側の第１の透明基板と出射側の第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が設けられ、前記第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が設けられた投射型カラー表示装置において、
前記緑色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板は、少なくとも前記赤色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板と比較して温度に対する歪の耐性が高い基板で構成されていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項１１】
赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルと、前記各電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記各電気光学パネルは、入射側の第１の透明基板と出射側の第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が設けられ、前記第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が設けられた投射型カラー表示装置において、
前記青色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板は、少なくとも前記赤色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板と比較して温度に対する歪の耐性が高い基板で構成されていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかにおいて、前記電気光学物質は、液晶であることを特徴とする投射型カラー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各色光を色光毎に電気光学パネルで光変調した後、合成して投射する投射型カラー表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルなどといった電気光学パネルをライトバルブとして用いた投射型カラー表示装置では、赤色光、緑色光、青色光などといった色光を色光毎に液晶パネル（ライトバルブ）で光変調した後、色合成光学系によって合成し、この合成した光を投射光学系によってスクリーンなどに拡大投射する。従って、投射型カラー表示装置では、各色光に対応する３枚の液晶パネルが用いられるが、これらいずれの液晶パネルも基本的には、図２に示すように、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０との間に液晶層５０などの電気光学物質の層が保持されている。ここで、第１の透明基板８０としては、例えば、５０℃における熱膨張係数が約−６×１０-7／℃の高耐熱ガラスが使用され、第２の透明基板１０としては、例えば、熱膨張係数が約５．８×１０-7／℃石英基板が使用されている。
【０００３】
ここで、投射型カラー表示装置では、光源からの光を液晶パネル１００の液晶層５０に焦点がおかれるように集光させている。このため、焦点位置である液晶層５０から、例えば、基板厚み分に相当する約１ｍｍ以下しか離れていない、第１の透明基板８０の外側表面、あるいは第２の透明基板１０の外側表面に付いた傷や塵は焦点距離範囲内に位置することになって、フォーカス状態となる。その結果、１０μｍ〜２０μｍ程度の小さな傷や塵も投射画像に映し出され、表示品位が低下してしまう。
【０００４】
このような問題を回避することを目的に、液晶パネル１００には、光が入射する方の第１の透明基板８０の外側表面に、５０℃における熱膨張係数が約３７×１０-7／℃の無アルカリガラスなどからなる透明な第１の保護基板１０１が貼り付け、光が出射する方の第２の透明基板１０の外側表面にも、無アルカリガラスなどからなる透明な第２の保護基板１０２が貼り付けた構成が案出されている。このような構成によれば、第１の透明基板８０の外側表面、および第２の透明基板１０の外側表面に傷や塵が付くのを防止することができる。また、第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として厚さが約１ｍｍ以上のものを用いれば、第１の保護基板１０１の外側表面、および第２の保護基板１０２の外側表面に傷や塵がついても、これらは確実に焦点距離範囲外に位置することになってデフォーカス状態となるので、表示の品位が低下することはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱膨張係数の大きな無アルカリガラスからなる第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２を、熱膨張係数の小さな高耐熱ガラスからなる第１の透明基板８０、および熱膨張係数の小さな石英基板からなる第２の透明基板１０に貼り付けた構成では、投射型カラー表示装置において色むらが発生する。色むらとは、投射型カラー表示装置においてラスター画面をスクリーン１２００上に投射表示したときのスクリーン１２００上の色差のことである。
【０００６】
このような色むらが発生する理由は、以下のとおりである。投射型カラー表示装置では光源からの強い光が液晶パネル１００に照射されるため、液晶パネル１００はかなり温度上昇するが、このような温度上昇が起こったとき、無アルカリガラスからかる第１の保護基板１０１と高耐熱ガラスからなる第１の透明基板８０との間、および無アルカリガラスからかる第２の保護基板１０２と石英基板からなる第２の透明基板１０との間で熱膨張の度合いに差があり、液晶パネル１００に歪みが発生する。その結果、液晶パネル１００を通る光において位相差が生じる結果、色むらが発生するのである。
【０００７】
また、図７（Ａ）に、投射画像の中央の輝度を「０」とし、その他の領域の輝度が中央に対して８０％〜９０％の場合に「−１」、７０％〜８０％の場合に「−２」、７０％〜８０％の場合に「−３」とする一方、輝度が中央に対して１１０％〜１２０％の場合に「＋１」、１２０％〜１３０％の場合に「＋２」、１３０％〜１４０％の場合に「＋３」とランク付けしたとき、従来の投射型カラー表示装置では、輝度が−３〜＋３のランクにまでばらつく。
【０００８】
そこで、第１の保護基板１０１として、第１の透明基板８０と同様、高耐熱ガラスを用い、第２の保護基板８０として、第２の透明基板１０と同様、石英基板を用いる構成が考えられる。このような構成によれば、液晶パネル１００が温度上昇しても、第１の保護基板１０１と第１の透明基板８０との間、および第２の保護基板１０２と第２の透明基板１０との間で熱膨張の度合いが等しいため、電気光学パネルに歪みが発生しないので、色むらの発生を防止することができる。また、図７（Ｂ）に示すように、輝度のばらつきも−３〜＋２に抑えることができる。
【０００９】
しかしながら、第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として、高耐熱ガラスや石英基板を用いた場合には、これらの基板が高価であり、かつ、投射型カラー表示装置では、各色に対応する複数枚の電気光学パネルが使用されているので、投射型カラー表示装置のコストが大幅に上昇してしまうという問題点がある。
【００１０】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を防止することのできる投射型カラー表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る投射型カラー表示装置では、複数の色光のそれぞれを光変調して出射する複数枚の電気光学パネルと、該複数枚の電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記複数枚の電気光学パネルのいずれにおいても、第１の透明基板と第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、光が入射する方の前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が貼り付けられ、光が出射する方の第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が貼り付けられた投射型カラー表示装置において、前記複数枚の電気光学パネルの少なくとも１枚は、光入射側に前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に異なる材質の基板を用いた第１のパネル構造を備え、前記複数枚の電気光学パネルの少なくとも１枚は、光出射側に前記第２の透明基板と前記第２の保護基板に同一材質の基板を用いた第２のパネル構造を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、投射型カラー表示装置で発生する色むらについて更なる検討を行い、この検討により得られた知見に基づき、各電気光学パネルにおける光入射側での前記第１の透明基板と前記第１の保護基板との材質的な組合わせ、光出射側での前記第２の透明基板と前記第２の保護基板との材質的な組合わせ、および電気光学パネルで変調を行う色光の種類など、色むらの原因となりやすい要素部分では、コストが高くても色むら対策を優先して保護基板として透明基板と同一材質の基板を用い、色むらの原因となりにくい部分では、コストを重視して保護基板として透明基板と異なる材質の基板を用いる。このため、保護基板として透明基板と同一材質の基板を用いることに起因するコストアップを最小限に止めながら、色むらの発生を効果的に防止することができる。
【００１３】
本発明において、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とについては同一材質のものを用いてもよいが、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板についても材質面からコストを抑えるという観点から、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板について異なる材質の基板を用いてもよい。これらいずれの場合でも、透明基板と異なる材質の基板を、前記第１のパネル構造に用いられた前記保護基板として用いることが好ましい。
【００１４】
例えば、前記第１の透明基板としては、０℃〜７０℃の温度範囲内における熱膨張係数が−１０×１０-7〜１０×１０-7／℃の高耐熱ガラスを用い、前記第２の透明基板としては石英基板を用い、前記第１のパネル構造に用いられる前記保護基板としては、安価であるが熱膨張係数の大きい無アルカリガラスを用いてもよい。このような基板の中では、石英基板が最も高価で、次が高耐熱ガラスであり、無アルカリガラスが最も安価である。従って、光入射側において前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に異なる材質の基板を用いた第１のパネル構造とは、前記第１の透明基板に高耐熱ガラスを用い、前記第１の保護基板に無アルカリガラスを用いた低コスト対応の構造といえる。また、光出射側において前記第２の透明基板と前記第２の保護基板に同一材質の基板を用いた第２のパネル構造とは、前記第２の透明基板に石英基板を用い、前記第２の保護基板にも石英基板を用いた色むら対応の構造といえる。
【００１５】
本願発明者が行った検討において、まず、各電気光学パネルについて光入射側と光出射側とを比較すると、いずれの電気光学パネルにおいても、光入射側より光出射側での温度上昇が大きく、それによって発生した歪みが色むらを発生させるという知見を得た。このような知見に基づいて、本発明では、前記複数枚の電気光学パネルはいずれも、光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側に前記第１のパネル構造を備えていることが好ましい。
【００１６】
本発明において、前記複数の電気光学パネルは、例えば、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルとからなり、これらいずれの電気光学パネルでも、光出射側には、色むら対策を重視した前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側には、コストを重視した前記第１のパネル構造を備えていることが好ましい。
【００１７】
また、本願発明者が行った実験によれば、前記複数の電気光学パネルとして、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルとを用いた場合、これらの電気光学パネルのうち、色差の面では、緑色光用電気光学パネルで大きなずれが発生するという知見を得た。また、人の視覚によれば、赤色光、緑色光、青色光のうち、青色光が最も色むらとして感じやすいという知見を得た。
【００１８】
従って、本発明において、前記複数の電気光学パネルとして、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルとを用いた場合には、前記緑色光用電気光学パネルには、光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側でも前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に同一材質の基板が用いられた電気光学パネルを用い、前記赤色光用電気光学パネルおよび前記青色光用電気光学パネルには、光入射側に前記第１のパネル構造を備え、かつ、光出射側でも、前記第２の保護基板として、当該電気光学パネルに用いた前記第１の保護基板と同一材質の基板が用いた電気光学パネルを用いることが好ましい。
【００１９】
また、人の視覚による色むらを感じにくくする手段としては、前記青色光用電気光学パネルには光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側でも前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に同一材質の基板が用いられた電気光学パネルを用い、前記赤色光用電気光学パネルおよび前記緑色光用電気光学パネルには、光入射側に前記第１のパネル構造を備え、かつ、光出射側でも、前記第２の保護基板として、当該電気光学パネルに用いた前記第１の保護基板と同一材質の基板が用いた電気光学パネルを用いることが好ましい。
【００２０】
さらに、前記緑色光用電気光学パネルおよび前記青色光用電気光学パネルには、光出射側に前記第２のパネル構造を備え、かつ、光入射側でも前記第１の透明基板と前記第１の保護基板に同一材質の基板が用いられた電気光学パネルを用い、前記赤色光用電気光学パネルには、光入射側に前記第１のパネル構造を備え、かつ、光出射側でも、前記第２の保護基板として、当該電気光学パネルに用いた前記第１の保護基板と同一材質の基板が用いた電気光学パネルを用いることがより好ましい。
【００２１】
本発明において、前記電気光学パネルは、前記電気光学物質として液晶が用いられた液晶パネルである。
【００２２】
本発明に係る構成は、以下のように規定することもできる。すなわち、本発明では、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルと、前記各電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記各電気光学パネルは、入射側の第１の透明基板と出射側の第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が設けられ、前記第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が設けられた投射型カラー表示装置においては、前記第２の保護基板は、前記第１の保護基板と比較して温度に対する歪の耐性が高い基板で構成されていることを特徴とする。このように、温度上昇が大きい光出射側の第２の保護基板については、コストより色むら対策を優先して歪に対する耐性の高い基板を用い、温度上昇が比較的小さい光入射側の第１の保護基板については、コストを重視して歪に対する耐性は比較的低いが安価な基板を使用すれば、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【００２３】
また、本発明では、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルと、前記各電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記各電気光学パネルは、入射側の第１の透明基板と出射側の第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が設けられ、前記第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が設けられた投射型カラー表示装置において、前記緑色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板は、少なくとも前記赤色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板と比較して温度に対する歪の耐性が高い基板で構成されていることを特徴とする。このように、色むらの原因となりやすい緑色光用電気光学パネルについては第１の保護基板および第２の保護基板として、コストより色むら対策を優先して歪に対する耐性の高い基板を用い、比較的色むらの原因となりにくい赤色光用電気光学パネルについては第１の保護基板および第２の保護基板として、コストを重視して歪に対する耐性は比較的低いが安価な基板を使用すれば、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【００２４】
本発明では、赤色光を変調する赤色光用電気光学パネルと、緑色光を変調する緑色光用電気光学パネルと、青色光を変調する青色光用電気光学パネルと、前記各電気光学パネルから出射された各変調光を合成して出射する色合成光学系と、該色合成光学系から出射された合成光を投射する投射光学系とを有し、前記各電気光学パネルは、入射側の第１の透明基板と出射側の第２の透明基板との間に電気光学物質が保持されているとともに、前記第１の透明基板の外側表面には透明な第１の保護基板が設けられ、前記第２の透明基板の外側表面には透明な第２の保護基板が設けられた投射型カラー表示装置において、前記青色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板は、少なくとも前記赤色光用電気光学パネルに用いられている前記第１の保護基板および前記第２の保護基板と比較して温度に対する歪の耐性が高い基板で構成されていることを特徴とする。このように、人が色むらと感じやすい青色光用電気光学パネルについては第１の保護基板および第２の保護基板として、コストより色むら対策を優先して歪に対する耐性の高い基板を用い、比較的人が色むらと感じにくい赤色光用電気光学パネルについては第１の保護基板および第２の保護基板として、コストを重視して歪に対する耐性は比較的低いが安価な基板を使用すれば、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、各実施形態を説明するにあたって、各実施形態で共通な構成を説明しておく。
【００２６】
［全体構成］
図１は、投射型カラー表示装置の光学系の構成を示す説明図である。
【００２７】
図１に示すように、投射型カラー表示装置１１００は、まず、光源装置９２０と、均一照明光学系９２３と、均一照明光学系９２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光に色分離する色分離光学系９２４と、青色光束Ｂを対応するライトバルブ９２５Ｂに導く導光系９２７とを備えている。さらに、色分離光学系９２４、および導光系９２７により色分離された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する変調手段としての３つの液晶装置からなるライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成光学系としての色合成プリズム９１０と、合成された光束をスクリーン１２００に拡大投射する投射光学系としての投射レンズユニット９０６とを備えている。
【００２８】
均一照明光学系９２３は、２つのレンズ板９２１、９２２と反射ミラー９３１を備えており、反射ミラー９３１を挟んで２つのレンズ板９２１、９２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系９２３の２つのレンズ板９２１、９２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。光源装置９２０から出射された光束は、第１のレンズ板９２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板９２２の矩形レンズによって３つのライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂ付近で重畳される。従って、均一照明光学系９２３を用いることにより、光源装置９２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つのライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。
【００２９】
各色分離光学系９２４は、青緑反射ダイクロイックミラー９４１と、緑反射ダイクロイックミラー９４２と、反射ミラー９４３から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー９４２の側に向かう。赤色光束Ｒはこのミラー９４１を通過して、後方の反射ミラー９４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部９４４からプリズムユニット９１０の側に出射される。
【００３０】
次に、緑反射ダイクロイックミラー９４２において、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において反射された青色、緑色光束Ｂ、Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの出射部９４５から色合成光学系の側に出射される。緑反射ダイクロイックミラー９４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部９４６から導光系９２７の側に出射される。本例では、均一照明光学素子の光束Ｗの出射部から、色分離光学系９２４における各色光束の出射部９４４、９４５、９４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。
【００３１】
色分離光学系９２４の赤色、緑色光束Ｒ、Ｇの出射部９４４、９４５の出射側には、それぞれ集光レンズ９５１、９５２が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、これらの集光レンズ９５１、９５２に入射して平行化される。
【００３２】
このように平行化された赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶装置は、画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系９２７を介して対応するライトバルブ９２５Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。尚、本例のライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、それぞれさらに入射側偏光手段９６０Ｒ、９６０Ｇ、９６０Ｂと、出射側偏光手段９６１Ｒ、９６１Ｇ、９６１Ｂと、これらの間に配置された液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂとからなる液晶ライトバルブである。
【００３３】
導光系９２７は、青色光束Ｂの出射部９４６の出射側に配置した集光レンズ９５４と、入射側反射ミラー９７１と、出射側反射ミラー９７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ９７３と、ライトバルブ９２５Ｂの手前側に配置した集光レンズ９５３とから構成されている。集光レンズ９４６から出射された青色光束Ｂは、導光系９２７を介して液晶装置９６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの出射部から各液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる、しかし、導光系９２７を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。
【００３４】
各ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム９１０に入射され、ここで合成される。そして、この色合成プリズム９１０によって合成された光が投射レンズユニット９０６を介して所定の位置にあるスクリーン１２００に拡大投射されるようになっている。
【００３５】
（ライトバルブの構成）
図２は、投射型カラー表示装置において、ライトバルブとして使用される液晶パネルの構造を模式的に示す断面図である。
【００３６】
投射型カラー表示装置１１００において、各ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを構成する液晶パネル（電気光学パネル）は、いずれも、図２に示すように、対向基板としての第１の透明基板８０と、第１の透明基板８０に対向配置されたアクティブマトリクス基板としての第２の透明基板１０と、両基板を所定の間隙を介して貼りあわすために基板の周縁部にそって配置されたシール５３と、両基板間に挟持された液晶層５０（電気光学物質の層）とを備えている。
【００３７】
第１の透明基板８０は、液晶層５０に接する内側表面と、この内側表面とは反対側に位置する外側表面とを有している。第２の透明基板１０も、液晶層５０に接する内側表面と、この内側表面とは反対側の外側表面とを有する。
【００３８】
本形態の液晶パネル１００では、第１の透明基板８０、および第２の透明基板１０のそれぞれ外側表面に対して、透明な第１の保護基板１０１、および透明な第２の保護基板１０２が接着などの方法で貼り合わされている。そして、この液晶パネル１００は、第１の透明基板８０側に光源からの分光が入射されるように、投射型カラー表示装置に配置される。従って、第１の保護基板１０１および第１の透明基板８０が光入射側であり、第２の保護基板１０２および第２の透明基板１０が光出射側である。
【００３９】
本形態において、第２の透明基板１０は、厚さ１．２ｍｍの石英基板であり、この石英基板の５０℃における熱膨張係数は、約５．８×１０-7／℃である。この第２の透明基板１０の内側表面には、図示を省略するが、互いに交差して配置される複数の走査線、および複数のデータ線と、交差部毎に配置されたスイッチング素子、および画素電極とが形成されている。
【００４０】
一方、第１の透明基板８０は、厚さ１．１ｍｍのネオセラム（商品名、日本電気硝子製）であり、このネオセラムは、０℃〜３８０℃における熱膨張係数が約−６．０×１０-7／℃の特性を有する高耐熱ガラスである。また、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの動作保証は通常０℃〜７５℃であり、この温度範囲内におけるネオセラムの熱膨張係数は、−１０×１０-7〜１０×１０-7／℃の範囲内におさまるほど小さい値である。また、ネオセラムは、約４００ｎｍ以上の波長光に対する光透過率は約９０％であり、約４００ｎｍ付近からそれ以下の波長に対する光透過率は急激に減少し、波長３４０ｎｍの付近ではほぼ光透過率は０となる特性を有しているので、光源からの紫外線を液晶層５０に照射されるのを防止するのに有効である。本実施形態では、第１の透明基板８０に遮光層が設けられることにより、光源からの光が直接スイッチング素子に入射されず、スイッチング素子の誤動作を防止できる。更に、透明基板１０１により、液晶配向膜５０を劣化させる紫外線の入射を制御することができる。
【００４１】
このように構成した液晶パネル１００において、第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２の材質については、各実施形態において後述するとおり、ネオセラムなどといった高耐熱ガラス、石英基板、あるいは無アルカリガラスが使用される。ここで、高耐熱ガラスの５０℃における熱膨張係数は、約−６×１０-7／℃、石英基板の５０℃における熱膨張係数は、約５．８×１０-7／℃と小さいが、高価である。これに対して、無アルカリガラスは安価であるが、５０℃における熱膨張係数は、約３７×１０-7／℃と大きい。
【００４２】
本形態において使用される第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２の厚さは、約１．１ｍｍである。従って、第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２は、第１の透明基板８０の外側表面、および第２の透明基板１０の外側表面に傷が塵が付くのを防止するとともに、第１の保護基板１０１の外側表面、および第２の保護基板１０２の外側表面に傷や塵がついても、投射型カラー表示装置１１００において、これらの傷や塵は、確実に焦点距離範囲外に位置することになってデフォーカス状態となるので、投射型カラー表示装置１１００からの投射画像の品位が低下することはない。
【００４３】
［実施の形態１］
図３は、本発明の実施の形態１に係る投射型カラー表示装置１１００において、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに使用された液晶パネル１００の構造を模式的に示す説明図である。
【００４４】
投射型カラー表示装置１１００では、３枚の液晶パネル１００がそれぞれ、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する赤色光用ライトバルブ９２５Ｒ、緑色光用ライトバルブ９２５Ｇ、および青色光用ライトバルブ９２５Ｂとして使用される。
【００４５】
このようなライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを構成するにあたって、本形態では、投射型カラー表示装置１１００で発生する色むらについて更なる検討を行い、この検討において、各ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに用いた液晶パネル１００の光入射側と光出射側とを比較すると、いずれの液晶パネル１００においても、光入射側より光出射側での温度上昇が大きく、それによって発生した歪みが色むらを発生させるという知見を得た。
【００４６】
このような知見に基づいて、本形態では、図３に示すように、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂのいずれに用いた液晶パネル１００においても、色むらの原因となりにくい光入射側では、コストを重視して第１の保護基板１０１として第１の透明基板８０と異なる材質の無アルカリガラスを用いた第１のパネル構造１００Ａを採用し、色むらの原因となりやすい光出射側では、コストが高くても色むら対策を優先して第２の保護基板１０２として第２の透明基板１０と同一材質の石英基板を用いた第２のパネル構造１００Ｂを採用する。
【００４７】
すなわち、本形態では、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂのいずれに用いた液晶パネル１００においても、温度上昇が大きい光出射側の第２の保護基板１０２については、コストより色むら対策を優先して、熱による歪に対する耐性の高い石英基板を用い、温度上昇が比較的小さい光入射側の第１の保護基板１０１については、コストを重視して、熱による歪に対する耐性は比較的低いが安価な無アルカリガラス基板を使用する。
【００４８】
このように、本形態では、コストが高くても色むら対策を優先して第２のパネル構造１００Ｂと、コストを重視した第１のパネル構造１００Ａとを効果的に配置したので、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【００４９】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る投射型カラー表示装置１１００において、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに使用された液晶パネル１００の構造を模式的に示す説明図である。
【００５０】
本願発明者が行った実験によれば、赤色光用、緑色光用、青色光のライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに用いた液晶パネル１００において略同一の歪みがあった時、緑色光用のライトバルブ９２５Ｇで特に大きな、画面内での輝度差が発生するという知見を得た。
【００５１】
すなわち、液晶パネル１００において、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０を変化させた場合の色差Δｕ′ｖ′を計測したところ、表１に示す結果が得られた。ここでいう色差Δｕ′ｖ′とは、ラスタ画面をスクリーン１２００上に投射し、スクリーン１２００上の最も色の異なる２点を選び、この２点のＣＩＥ１９７６ＵＳＣ表色系の色座標（ｕ１、ｖ１）、（ｕ２、ｖ２）を求め、色差Δｕ′ｖ′＝（（ｕ１−ｕ２）2＋（ｖ１−ｖ２）2）1/2を導き出す。従って、色差Δｕ′ｖ′が大きいほど、色むらの度合いが大きく、色差Δｕ′ｖ′が小さいほど、色むらの度合いが小さいといえる。
【００５２】
【表１】
0003794273.tif 000002
【００５３】
この検討では、表１に示すように、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの液晶パネル１００において、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０との間隔をそれぞれ３．０８μｍ、３．０４μｍ、３．１０μｍを標準状態とし、ライトバルブ９２５Ｒの液晶パネル１００において、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０との間隔を３．１１μｍ、３．１７μｍ（フラット状態）、２．５３μｍ、２．４９μｍ（中央が薄い状態）、３．２９μｍ、３．２２μｍ（中央が厚い状態）としても、色差Δｕ′ｖ′は０．００３〜０．０１０である。
【００５４】
ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの液晶パネル１００において、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０との間隔をそれぞれ３．０８μｍ、３．０４μｍ、３．１０μｍを標準状態とし、ライトバルブ９２５Ｇの液晶パネル１００において、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０との間隔を３．１４μｍ、３．１８μｍ（フラット状態）、２．４７μｍ、２．５５μｍ（中央が薄い状態）、３．３８μｍ、３．４０μｍ（中央が厚い状態）とした場合には、色差Δｕ′ｖ′は０．００２〜０．０４３である。
【００５５】
ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの液晶パネル１００において、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０との間隔をそれぞれ３．１０μｍ、３．０４μｍ、３．０８μｍを標準状態とし、ライトバルブ９２５Ｂの液晶パネル１００において、第１の透明基板８０と第２の透明基板１０との間隔を３．１１μｍ、３．１７μｍ（フラット状態）、２．５３μｍ、２．４９μｍ（中央が薄い状態）、３．２９μｍ、３．２２μｍ（中央が厚い状態）とした場合には、色差Δｕ′ｖ′は０．００９〜０．０４９である。
【００５６】
さらに、同様な実験を繰り返した結果、歪みが画面内での輝度差に及ぼす影響は、影響が大きいものから並べると、緑色光用のライトバルブ９２５Ｇ、青色光用のライトバルブ９２５Ｂ、赤色光用のライトバルブ９２５Ｒの順であった。
【００５７】
そこで、本形態では、図４に示すように、緑色光用のライトバルブ９２５Ｇに用いた液晶パネル１００では、光出射側に対して、コストが高くても色むら対策を優先して第２の保護基板１０２として第２の透明基板１０と同一材質の石英基板を用いた第２のパネル構造１００Ｂを採用し、かつ、光入射側でも、コストが高くても色むら対策を優先して第１の保護基板１０１として第１の透明基板８０と同一材質の高耐熱ガラスを用いる。
【００５８】
これに対して、赤色光用、青色光用のライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｂでは、光入射側に対してはコストを重視して第１の保護基板１０１として第１の透明基板８０と異なる無アルカリガラスを用いた第１のパネル構造１００Ａを採用し、かつ、光出射側でも、コストを重視して第２の保護基板１０２として第２の透明基板１０と異なる材質の無アルカリガラスを用る。
【００５９】
すなわち、最も色むらの原因となりやすい緑色光用のライトバルブ９２５Ｇについては第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として、コストより色むら対策を優先して、熱による歪に対する耐性の高い高耐熱ガラス基板や石英基板を用い、比較的色むらの原因となりにくい赤色光用、青色光用のライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｂについては第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として、コストを重視して、熱による歪に対する耐性は比較的低いが安価な無アルカリガラス基板を使用する。
【００６０】
このように、本形態では、特定の色光に対応する液晶パネル１００では、色むら対策を優先して行い、他の液晶パネル１００ではコスト低減を積極的に図るなど、各種材質の保護基板を効果的に配置したため、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【００６１】
また、本形態によれば、色むらに加えて、輝度のばらつきも抑えることができる。すなわち、投射画像の中央の輝度を「０」とし、その他の領域の輝度が中央に対して８０％〜９０％の場合に「−１」、７０％〜８０％の場合に「−２」、７０％〜８０％の場合に「−３」とする一方、輝度が中央に対して１１０％〜１２０％の場合に「＋１」、１２０％〜１３０％の場合に「＋２」、１３０％〜１４０％の場合に「＋３」とランク付けしたとき、本形態によれば、図７（Ｃ）に示すように、輝度のばらつきを−３〜＋１に抑えることができる。
【００６２】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る投射型カラー表示装置１１００において、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに使用された液晶パネル１００の構造を模式的に示す説明図である。
【００６３】
本願発明者が行った実験によれば、赤色光用、緑色光用、青色光のうち、青色光が色むらとして視認されやすいという知見から、本形態では、図５に示すように、青色光用のライトバルブ９２５Ｂに用いた液晶パネル１００では、光出射側に対して、コストが高くても色むら対策を優先して第２の保護基板１０２として第２の透明基板１０と同一材質の石英基板を用いた第２のパネル構造１００Ｂを採用し、かつ、光入射側でも、コストが高くても色むら対策を優先して第１の保護基板１０１として第１の透明基板８０と同一材質の高耐熱ガラスを用いる。
【００６４】
これに対して、赤色光用、緑色光用のライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇでは、光入射側に対してはコストを重視して第１の保護基板１０１として第１の透明基板８０と異なる無アルカリガラスを用いた第１のパネル構造１００Ａを採用し、かつ、光出射側でも、コストを重視して第２の保護基板１０２として第２の透明基板１０と異なる材質の無アルカリガラスを用いる。
【００６５】
すなわち、人が色むらといちばん感じやすい青色光用のライトバルブ９２５Ｂについては第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として、コストより色むら対策を優先して、熱による歪に対する耐性の高い高耐熱ガラス基板や石英基板を用い、人が色むらと比較的感じにくい赤色光用、緑色光用のライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇについては第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として、コストを重視して、熱による歪に対する耐性は比較的低いが安価な無アルカリガラス基板を使用する。
【００６６】
このように、本形態では、特定の色光に対応する液晶パネル１００では、色むら対策を優先して行い、他の液晶パネル１００ではコスト低減を積極的に図るなど、各種材質の保護基板を効果的に配置したため、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【００６７】
［実施の形態４］
実施の形態２、３に係る構成を組み合わせて、図６に示すように構成してもよい。
【００６８】
図６は、本発明の実施の形態４に係る投射型カラー表示装置１１００において、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに使用された液晶パネル１００の構造を模式的に示す説明図である。
【００６９】
本形態では、図６に示すように、緑色光用、青色光用のライトバルブ９２５Ｇ、９２５Ｂに用いた液晶パネル１００では、光出射側に対して、コストが高くても色むら対策を優先して第２の保護基板１０２として第２の透明基板１０と同一材質の石英基板を用いた第２のパネル構造１００Ｂを採用し、かつ、光入射側でも、コストが高くても色むら対策を優先して第１の保護基板１０１として第１の透明基板８０と同一材質の高耐熱ガラスを用いる。
【００７０】
これに対して、赤色光用のライトバルブ９２５Ｒでは、光入射側に対してはコストを重視して第１の保護基板１０１として第１の透明基板８０と異なる無アルカリガラスを用いた第１のパネル構造１００Ａを採用し、かつ、光出射側でも、コストを重視して第２の保護基板１０２として第２の透明基板１０と異なる材質の無アルカリガラスを用いる。
【００７１】
すなわち、色むらの原因となりやすい緑色光用、青色光用のライトバルブ９２５Ｇ、９２５Ｂについては第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として、コストより色むら対策を優先して、熱による歪に対する耐性の高い高耐熱ガラス基板や石英基板を用い、比較的色むらの原因となりにくい赤色光用のライトバルブ９２５Ｒについては第１の保護基板１０１および第２の保護基板１０２として、コストを重視して、熱による歪に対する耐性は比較的低いが安価な無アルカリガラス基板を使用する。
【００７２】
このように、本形態では、特定の色光に対応する液晶パネル１００では、色むら対策を優先して行い、他の液晶パネル１００ではコスト低減を積極的に図るなど、各種材質の保護基板を効果的に配置したため、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る投射型カラー表示装置では、コストが高くても色むら対策を優先した構造と、コストを重視した構造とを効果的に配置したので、コストの上昇を必要最小限に止めた構成で色むらの発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】投射型カラー表示装置の光学系の構成を示す説明図である。
【図２】投射型カラー表示装置において、ライトバルブとして使用される液晶パネルの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る投射型カラー表示装置において、ライトバルブに使用された液晶パネルの構造を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る投射型カラー表示装置において、ライトバルブに使用された液晶パネルの構造を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る投射型カラー表示装置において、ライトバルブに使用された液晶パネルの構造を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る投射型カラー表示装置において、ライトバルブに使用された液晶パネルの構造を模式的に示す説明図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、従来の投射型カラー表示装置、別の従来の投射型カラー表示装置、および本発明を適用した投射型カラー表示装置での輝度むらを示す説明図である。
【符号の説明】
１０  第２の透明基板
５０  液晶層（電気光学物質の層）
８０  第１の透明基板
１００  液晶パネル（電気光学パネル）
１００Ａ  第１のパネル構造
１００Ｂ  第２のパネル構造
１０１  第１の保護基板
１０２  第２の保護基板
９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂ  ライトバルブ
【図１】
0003794273.tif 000003
【図２】
0003794273.tif 000004
【図３】
0003794273.tif 000005
【図４】
0003794273.tif 000006
【図５】
0003794273.tif 000007
【図６】
0003794273.tif 000008
【図７】
0003794273.tif 000009