JPH08327984A

JPH08327984A - 液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JPH08327984A
Application number: JP7132339A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Saikai; 義和西海
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶プロジェクタを構成する３枚のアクティ
ブマトリクス型液晶パネルの液晶層の厚さを同一にして
も投射される画像の色バランスが損なわれることを解消
する。【構成】白色光を波長０．４３６μｍの青色光と波長
０．５４６μｍの緑色光と波長０．７００μｍの赤色光
とに分光し、分光された３原色光と屈折率の異方性Δｎ
（ＬＣ）の同じ液晶層の厚さａの３枚のアクティブマト
リクス型液晶パネルとの間に正の屈折率の異方性Δｎ
（Ｓ）の固体膜を挿入し、各液晶パネル間の固体膜の厚
さＤが、Δｎ（ＬＣ）＊ａ／λ＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ／λ＝
一定を満たすように、波長λが長い光を通過させる液晶
パネルほど厚くなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の色の光を透過す
る液晶パネルの光の通り道に屈折率の異方性を有する固
体膜を設ける液晶表示装置に関する。

【０００２】また、本発明は半導体基板や絶縁基板上に
形成された能動素子で液晶への印加電圧変動の周期を決
定するアクティブマトリクス型液晶パネルを３枚用い
て、３枚の液晶パネルに白色光から分光された３色光を
入射させ、３枚の液晶パネルからの光を投射レンズを通
じてスクリーン上に投射する液晶プロジェクタの光学部
品の配置に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般の液晶プロジェクタの部品配置図を
図６に示す。

【０００４】図６において、白色光Ｗは、可視部の長波
長側の光を反射する赤反射鏡１で白色光Ｗと直交する中
心波長λ３＝０．７００μｍの赤色光Ｒと、白色光Ｗと
平行な中心波長λ２＝０．５４６μｍの緑色光Ｇ及び中
心波長λ１＝０．４３６μｍの青色光Ｂとに分光され
る。

【０００５】また、青色光Ｂは光路の途中にある青色光
を反射する青反射鏡３で反射される一方、緑色光Ｇは青
反射鏡３を通過して直進する。

【０００６】分光された赤色光Ｒは反射鏡２で再び反射
されて液晶パネル内の液晶層の厚い赤色光が入射する赤
パネル４を通過する。

【０００７】青反射鏡３で反射された青色光Ｂは最も液
晶層の薄い青パネル５を通過して、青パネル５に対して
透過側に位置している青反射鏡６でもう一回反射され
る。

【０００８】同時に赤パネルＲを透過した光は青反射鏡
６を通過して青色光Ｂと同じ方向に進行する。

【０００９】赤色光Ｒや青色光Ｂと異なり、緑色光Ｇ
は、赤反射鏡１と青反射鏡３のようなダイクロイックミ
ラーを透過した後、そのまま赤パネル４と青パネル５と
の中間の厚さを有する緑パネル７に入射する。

【００１０】緑パネル７を通過した緑色光Ｇは緑パネル
７の後ろに位置する反射鏡８で反射され、その後緑色光
Ｇの進路の途中に有る緑反射鏡９でさらに反射されて投
射レンズ１０からスクリーン上に投射される。

【００１１】同様に赤色光Ｒ及び青色光Ｂは緑反射鏡９
を直進した後、投射レンズ１０からスクリーンに投影さ
れる。

【００１２】このように、従来の液晶プロジェクタは、
白色光を中心波長λ１＜λ２＜λ３の３色光に分光し、
分光された３色光をそれぞれ液晶層の厚さａ１＜ａ２＜
ａ３に設定された３枚の液晶パネルに通した後、スクリ
ーンに投射していた。

【００１３】上記の構成の液晶プロジェクタは、特開平
４−１４０７１９号公報に記載されている従来の液晶プ
ロジェクタである。

【００１４】何故、従来のプロジェクタで波長が長くな
るに従って液晶層の厚さを厚く設定するかと言うと、位
相Ｉ＝Δｎ＊ｄ／λを一定に保つためである。

【００１５】ここで、Δｎは屈折率の異方性、ｄは層の
厚さ、λは液晶層を透過する光の波長である。また、Δ
ｎとｄとの積を強調するため、×の代わりに＊を用い
る。

【００１６】ところで、位相Ｉの変化の仕方を考える前
に、屈折率の異方性Δｎの成分である屈折率の波長依存
性について考察する。

【００１７】一般に、屈折率ｎはｎ＝１＋（ｑ_e ²／２ε
₀ｍ）Σ（Ｎ_k／（ω_k ²−ω²＋ｉγ_kω））で表される式
が成立する。

【００１８】上式は、複数個の特定波長λ_k（＝２πｃ
／ω_k）で屈折率ｎが大きくなり、屈折率ｎが波打った
形で変化することを示している。

【００１９】さらに、屈折率ｎは温度Ｔと波長λの関数
となるので、波長λだけの変化率∂ｎ／∂λは∂ｎ／∂
λ＜０となる。また、この時、∂ｎ／∂ω＞０となる。

【００２０】また、有機物からなる液晶でω_kは紫外部
に有り、角振動数ωの可視光を用いる液晶プロジェクタ
の場合、屈折率ｎはｎ≒１＋Ｎｑ_e ²／（２ε₀ｍ（ω₀ ²
−ω²））と簡略化される。

【００２１】上式でω₀＞ω（＝２πｃ／λ）であるこ
とに注目すれば、波長が長くなるに連れて屈折率ｎが減
少する正常分散と呼ばれる現象が発生することが分か
る。

【００２２】屈折率と同様に屈折率の異方性Δｎも変動
し、例えば温度２０℃での４−（４−ヘプチルシクロヘ
キサン）１−シアノベンゼンではλ１＝０．４３６μｍ
でΔｎ＝０．１２２、λ２＝０．５４６μｍでΔｎ＝
０．１１６、λ３＝０．７００μｍでΔｎ＝０．１０９
となる。

【００２３】上記の如く、位相Ｉに関与する屈折率の異
方性Δｎ、物質の厚さｄ、物質を通過する光の波長λの
内、屈折率の異方性Δｎの変化割合が波長の変化割合に
比べて小さいことから、主として、位相Ｉは物質の厚さ
と波長によって変わることが分かる。

【００２４】尚、液晶の特性で記述したように、以下の
記述は全て２０℃での物性値を用いている。

【００２５】従来の技術の要点を明確にするため、中心
波長の異なる光に対して各液晶パネル内の液晶層の厚さ
がどのように設定されているかだけに注目することにす
る。

【００２６】図７に入射される波長が長くなるに従って
厚くなる３枚の液晶パネルの液晶層の断面図を示す。

【００２７】図７でそれぞれ青パネルをＢ−ＬＣＤ、緑
パネルをＧ−ＬＣＤ、赤パネルをＲ−ＬＣＤとし、ま
た、それぞれのパネルの液晶層の厚さをａＢ、ａＧ、ａ
Ｒとすると、入射される波長λが長くなるにつれて、屈
折率の異方性Δｎ（ＬＣ）の各液晶層の厚さａがＢ−Ｌ
ＣＤ、Ｇ−ＬＣＤ、Ｒ−ＬＣＤに対してそれぞれ、ａＢ
＜ａＧ＜ａＲとなっている。

【００２８】以上のように従来は、先に述べた位相Ｉ＝
Δｎ＊ｄ／λを一定に保つために波長λ１＜λ２＜λ３
の場合、それぞれの液晶層の厚さａをａＢ＜ａＧ＜ａＲ
としなければならなかった。

【００２９】より分かり易く言うと各液晶パネルの厚さ
が同じ場合、液晶プロジェクタを構成する３枚の液晶パ
ネルで光の透過率が異なり、白色光の色差ΔＥがΔＥ＞
５以上となって、スクリーン上に投射された光が低輝度
側で青味がかって見えることになる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、液晶パネル
内の液晶層の厚さを３枚の液晶パネル毎に変えると、よ
り薄く作るパネル程、厚さのバラツキが大きくなるた
め、液晶パネルの歩留まりが青パネルで決定されてしま
い、効率的でなかった。

【００３１】一方、各液晶パネル内の液晶層の厚さを単
に同じにするだけではスクリーン上に投射される画像の
色の再現性に問題があった。

【００３２】即ち、液晶パネルの厚さを透過光の波長λ
が大きい液晶パネル程、厚くすると最も薄い液晶パネル
の歩留まりによって液晶プロジェクタ全体の歩留まりが
制限され、逆に液晶プロジェクタの液晶パネルの厚さを
単に均一化するとスクリーン上に投射される色バランス
が損なわれてしまう欠点があった。

【００３３】本発明は、各液晶パネル内の液晶層の厚さ
を従来通り、ほぼ等しくするとともに新たに固体の異方
性屈折率膜を設けて、液晶プロジェクタの歩留まりと色
再現性を向上させることを目的とするものである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、厚さａ、屈折率の異方性Δｎ（ＬＣ）の液晶と、厚
さＤ、屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）の固体膜と、液晶及び
固体膜を透過する、強度分布が波長λにより異なる光と
を備える液晶表示装置であって、Δｎ（ＬＣ）＊ａ／λ
＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ／λが略一定に保たれているものであ
る。

【００３５】請求項２の発明の液晶プロジェクタは、３
枚の液晶パネル間の液晶層の厚さａの差Δａが、３色光
の波長λの差Δλを液晶の屈折率の異方性Δｎ（ＬＣ）
で割った値Δλ／Δｎ（ＬＣ）以内であり、中心波長λ
１＜λ２＜λ３の３色光を透過する３枚の液晶パネルに
新たに液晶パネルの近傍に厚さＤで液晶の屈折率の異方
性と異なる屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）の固体膜を設け
て、３色光にそれぞれ対応する該固体膜の厚さＤ１、Ｄ
２及びＤ３がΔｎ（ＬＣ）＊ａ１／λ１＋Δｎ（Ｓ）＊
Ｄ１／λ１＝Δｎ（ＬＣ）＊ａ２／λ２＋Δｎ（Ｓ）＊
Ｄ２／λ２＝Δｎ（ＬＣ）＊ａ３／λ３＋Δｎ（Ｓ）＊
Ｄ３／λ３を満たすように設計するものである。

【００３６】また、請求項３の発明の液晶プロジェクタ
は、中心波長λ１、λ２、λ３の３色光をそれぞれ可視
部の青色光、緑色光、赤色光とするものである。

【００３７】さらに、請求項４の発明の液晶プロジェク
タは、固体膜の厚さＤ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれかの１つ
の厚さが０μｍとして、いずれかの光の通路に固体膜を
付けないものである。

【００３８】あるいは、請求項５の発明の液晶プロジェ
クタは、厚さＤ、常屈折率ｎｏの固体膜の厚さＤが、固
体膜を通過する３色光の波長をλ、Ｍ＝２Ｎ＋１となる
自然数をＭ、Ｎとして、Ｄ＝Ｍλ／（２ｎｏ）を満たす
とき、固体膜を液晶パネルの前後に２分割配置して、２
分割された固体膜の厚さｄを最大透過条件ｄ＝Ｄ／２＝
（Ｎ＋１／２）λ／（２ｎｏ）とするものである。

【００３９】そして、請求項６の発明の液晶プロジェク
タは、固体膜の結晶軸方向と液晶パネルの優先視角方向
とを一致させるものである。

【００４０】加えて、請求項７の発明の液晶プロジェク
タは、固体膜と液晶パネルとが離れているものである。

【００４１】

【作用】強度分布が波長λにより異なる光、可視部で言
い換えれば、色の異なる光を透過する液晶層の厚さａが
大体同じ液晶表示装置において、２つの異なる光の代表
的な２つの波長λｉ、λｊ（≠λｉ）の各色の光に対し
て、固体膜の厚さＤを調整して、Δｎ（ＬＣ）＊ａ１／
λｉ＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ１／λｉ＝Δｎ（ＬＣ）＊ａ２／
λｊ＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ２／λｊとするか、または屈折率
の異方性Δｎ（Ｓ）の異なる固体膜を利用して、Δｎ
（ＬＣ）＊ａ１／λｉ＋Δｎ（Ｓ１）＊Ｄ／λｉ＝Δｎ
（ＬＣ）＊ａ２／λｊ＋Δｎ（Ｓ２）＊Ｄ／λｊとすれ
ば、液晶表示装置の色再現性と歩留まりとが向上する。

【００４２】請求項２の発明によれば、屈折率の異方性
Δｎ（Ｓ）と厚さＤとを有する固体膜により位相Ｉ＝Δ
ｎ（ＬＣ）＊ａ／λ＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ／λの値を３色光
間で等しくして、ほぼ同じ厚さａの液晶層に異なる波長
の光を透過させることによって生じる液晶の位相差ΔＩ
＝（Δｎ（ＬＣ）＊ａ／λ１−Δｎ（ＬＣ）＊ａ／λ
２）を解消するので、液晶プロジェクタの歩留まりと色
バランスが良くなる。

【００４３】また、請求項３に記載の発明にあっては、
λ１＝０．４３６μｍ、λ２＝０．５４６μｍ、λ３＝
０．７００μｍ付近の可視部の光を用いたので、∂ｎ／
∂ω＜０となる異常分散の領域を含まず、屈折率の異方
性Δｎの符号の逆転が必要なくなり、３枚の液晶パネル
に同じ材料の固体膜が用いられる。

【００４４】そして、請求項４に記載の発明にあって
は、３色光を透過させる固体膜のいずれか１つを除くの
で、液晶プロジェクタの組立てが容易になる。

【００４５】あるいは、請求項５に記載の発明にあって
は、常屈折率ｎｏの固体膜の厚さＤが、固体膜を通過す
る３色光の波長をλ、Ｍ＝２Ｎ＋１となる自然数をＭ、
Ｎとして、最大反射条件Ｄ＝Ｍλ／（２ｎｏ）を満たす
とき、固体膜を液晶パネルの前後に２分割配置して、２
分割された固体膜の厚さｄを最大透過条件ｄ＝Ｄ／２＝
（Ｎ＋１／２）λ／（２ｎｏ）とするので、液晶プロジ
ェクタからスクリーン上に投射される画像が明るくな
る。

【００４６】そして、請求項６に記載の発明にあって
は、固体膜の結晶軸方向と液晶パネルの優先視角方向と
を一致させるので、液晶プロジェクタから投射される画
像のコントラストが向上する。

【００４７】さらに、請求項７に記載の発明にあって
は、固体膜と液晶パネルとが離れているので、経時変化
によって汚れが付着して光透過率が減少した固体膜を容
易に交換することができる。

【００４８】

【実施例】

［第１の実施例］図１は波長の長い光を透過させる液晶
パネルほど液晶パネルに付与される固体膜の厚さが厚く
なる本発明の実施例の液晶プロジェクタの概略構成図で
ある。

【００４９】図１において、赤膜１１、緑膜１２、青膜
１３は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を通過させ、
また、それぞれの厚さＤＲ、ＤＧ、ＤＢが赤膜から青膜
にかけて薄くなっている本発明の特徴である屈折率の異
方性を有する固体膜である。

【００５０】同図において、白色光Ｗは赤反射鏡１で分
光され、赤反射鏡１で反射された中心波長λ３＝０．７
００μｍの赤色光Ｒは、反射鏡２で再び反射されて液晶
パネルの対向偏光板上に蒸着されている厚さＤＲ＝５
４．１μｍの屈折率の異方性Δｎ_R＝０．０１１６のＭ
ｇＦ₂製の赤膜１１に入射してΔｎ_R（ＭｇＦ₂）＊ＤＲ
／λ_Rの値に相当する位相変化を受ける（Δｎの後の添
字_Rで赤色光Ｒに対する特性値を示している。以下緑色
光Ｇ、青色光Ｂに対しても同様にしている。）。続い
て、赤色光Ｒは、４−（４−ヘプチルシクロヘキサン）
１−シアノベンゼン製の液晶層の厚さがａＲ＝７μｍで
屈折率の異方性Δｎ_R（ＬＣ）＝０．１０９の赤パネル
４を通過してΔｎ_R（ＬＣ）＊ａＲ／λ_Rの値に相当する
位相変化を生じる。結果として、液晶層と固体膜とを共
に通過した赤色光の位相Ｉは、Ｉ＝Δｎ_R（ＬＣ）＊ａ
Ｒ／λ_R＋Δｎ_R（ＭｇＦ₂）＊ＤＲ／λ_R＝０．１０９＊
７／０．７＋０．０１１６＊５４．１／０．７＝１．０
９＋０．９０＝１．９９となる。

【００５１】一方、赤反射鏡１を透過した青色光Ｂと緑
色光Ｇとは青反射鏡３で分光され、中心波長λ２＝０．
５４６μｍの緑色光Ｇと中心波長λ１＝０．４３６μｍ
の青色光Ｂとに分かれる。

【００５２】このうち、青反射鏡３を透過する緑色光Ｇ
は、液晶パネルの対向偏光板上に蒸着されている厚さＤ
Ｇ＝２３．１μｍの屈折率の異方性Δｎ_G＝０．０１１
８のＭｇＦ₂製の緑膜１２に入射してΔｎ_G（ＭｇＦ₂）
＊ＤＧ／λ_Gの値に相当する位相変化を受ける。続い
て、緑色光Ｇは液晶層の厚さが赤パネルと同じ厚さのａ
Ｇ＝７μｍで屈折率の異方性Δｎ_G（ＬＣ）＝０．１１
６の緑パネル７を通過してΔｎ_G（ＬＣ）＊ａＧ／λ_Gの
値に相当する位相変化を生じ、結果としてＩ＝０．１１
６＊７／０．５４６＋０．０１１８＊２３．１／０．５
４６＝１．４９＋０．５０＝１．９９となる。

【００５３】また、青反射鏡３で反射された青色光Ｂ
は、液晶パネルの対向偏光板上に蒸着されている最も薄
い厚さＤＢ＝１．０８μｍの屈折率の異方性Δｎ_B＝
０．０１２１のＭｇＦ₂製の青膜１３に入射してΔｎ
_B（ＭｇＦ₂）＊ＤＢ／λ_Bの値に相当する位相変化を受
ける。続いて、青色光Ｂは液晶層の厚さが赤パネル４と
同じ厚さのａＢ＝７μｍで屈折率の異方性Δｎ_B（Ｌ
Ｃ）＝０．１２２の青パネル５を通過してΔｎ_B（Ｌ
Ｃ）＊ａＢ／λ_Bの値に相当する位相変化を生じ、結果
としてＩ＝０．１２２＊７／０．４３６＋０．０１２１
＊１．０８／０．４３６＝１．９６＋０．０３＝１．９
９となる。

【００５４】概略式で表すとΔｎ＞０の場合、屈折率の
異方性Δｎの波長依存性が比較的小さいため、Ｉ≒小／
小＝中／中＝大／大＝厚さ／波長となっている。

【００５５】上述のように、液晶の屈折率の異方性Δｎ
（ＬＣ）が正で同じ液晶層の厚さの液晶パネルに、新た
に設けた屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）の固体膜を、透過す
る光の波長λが長くなるに従って厚くすることにより、
各液晶パネルの厚さが略同じであっても位相が等しくな
って、各液晶パネルの光透過率が均一化され、スクリー
ンに投影される画像の色再現性が向上する。

【００５６】さらに、請求項６の発明に記載されたよう
に、固体膜の結晶軸を液晶パネルの優先視角方向に一致
させると、スクリーン上の画像のコントラストが５％向
上する。

【００５７】次に、図２に基づいて、液晶プロジェクタ
内の液晶パネルと固体膜について詳細に説明する。

【００５８】図２に液晶プロジェクタ中の緑パネル及び
緑膜の断面図を示す。

【００５９】図２において、緑パネルは、互いに偏光軸
が平行な偏光板１４と対向偏光板１５とで最外側が構成
されており、偏光板１４に、基板の接着面との反対側に
ａ−Ｓｉ、多結晶Ｓｉ製の薄膜トランジスタがマトリク
ス配置されたＴＦＴ基板１６が、また、対向偏光板１５
に、基板の接着面との反対側に薄膜トランジスタの接続
された多数の島状の表示電極に対向する共通電極が配置
された対向基板１７が相互に接着されているＮＢモード
のアクティブマトリクス型液晶パネルとなっている。

【００６０】一方、ガラス製のＴＦＴ基板１６上に島状
に点在するＩＴＯ製の表示電極１８が、さらに表示電極
１８上にポリイミド製の配向膜１９が積層されている。

【００６１】他方、ガラス製の対向基板１７上の全面に
ＩＴＯ製の共通電極２０が、さらに共通電極２０上に対
向する配向膜１９と同一組成の対向配向膜２１が堆積さ
れている。

【００６２】また、緑パネルのＴＦＴ基板１６と対向基
板１７との間に配向膜１９と対向配向膜２１とに挟まれ
た屈折率の異方性Δｎが０．０３〜０．２の液晶２２が
挟持されている。

【００６３】ここで、液晶として可視光領域で波長λが
大きくなるにつれて、屈折率の異方性Δｎが小さくなる
∂Δｎ（ＬＣ）／∂λ＜０の液晶材料を用いる。

【００６４】図２で緑膜１２は材料がＭｇＦ₂の場合、
常温で減圧下に必要に応じて、対向偏光板１５上に直接
または１μｍの紫外線硬化樹脂を積層した対向偏光板１
５上に厚さＤ＝２３．１μｍで形成されている。

【００６５】このような第１の実施例の構成によれば青
味がかった表示が解消され、色の再現性の尺度の白色光
の色差ΔＥがΔＥ＜３になる。［第２の実施例］第２の実施例として、３色光に対して
いずれかの１つの固体膜を除く構成を示す。

【００６６】例えば、視野角の広い屈折率の異方性Δｎ
がΔｎ（ＬＣ）＝０．０３と低く、液晶層の厚さａがａ
＝１０μｍに設定された液晶パネルにＭｇＦ₂を蒸着す
る場合、緑パネルに蒸着するＭｇＦ₂の膜厚ＤＧはＤＧ
＝６．４３μｍ、また、赤パネルに蒸着するＭｇＦ₂の
膜厚ＤＲはＤＲ＝１５．７μｍとされ、青パネルには蒸
着しない。

【００６７】本発明で用いられる固体膜は前述したフッ
化マグネシウム（ＭｇＦ₂）のみならず、方解石（Ｃａ
ＣＯ₃）、水晶（ＳｉＯ₂）などの屈折率の異方性Δｎ≠
０の固体膜でも良い。［第３の実施例］次に、第２の実施例と同様に液晶プロ
ジェクタの内、１枚の液晶パネルに固体膜を備えず、か
つ、固体膜として屈折率の異方性がＭｇＦ₂と異なる水
晶を用いた実施例を説明する。

【００６８】中心波長λ_B＝０．４３６μｍの青色光、
λ_G＝０．５４６μｍの緑色光、λ_R＝０．７００μｍの
赤色光に対して、屈折率の異方性Δｎ_B（ＳｉＯ₂）＝
０．０１１６、Δｎ_G（ＳｉＯ₂）＝０．００９６、Δｎ
_R（ＳｉＯ₂）＝０．００８９、常屈折率ｎｏＢ＝１．５
３７、ｎｏＧ＝１．５４８、ｎｏＲ＝１．５６２となる
水晶（ＳｉＯ₂）の場合の固体膜の厚さ（Ｄ）を示す。

【００６９】まず、厚さ７μｍ、屈折率の異方性Δｎ_B
（ＬＣ）＝０．１２２の４−（４−ヘプチルシクロヘキ
サン）１−シアノベンゼンでは、位相Ｉ＝Δｎ_B（Ｌ
Ｃ）＊ａＢ／λ_B＝０．１２２＊７μｍ／０．４３６μ
ｍ＝１．９５９となる。

【００７０】緑色光で考えると、Ｉ＝Δｎ_G（ＬＣ）＊
ａＧ／λ_G＋Δｎ_G（ＳｉＯ₂）＊ＤＧ／λ_G＝０．１１６
＊７μｍ／０．５４６μｍ＋０．００９６＊ＤＧμｍ／
０．５４６μｍとなる。

【００７１】上式をＤＧについて解くとＤＧ＝０．５４
６＊（１．９５９−１．４８７）／０．００９６＝２
６．８５μｍが求められる。

【００７２】同様に、赤色光で考えると、Ｉ＝Δｎ
_R（ＬＣ）＊ａＲ／λ_R＋Δｎ_R（ＳｉＯ₂）＊ＤＲ／λ_R
＝０．１０９＊７μｍ／０．７μｍ＋０．００８９＊Ｄ
Ｇμｍ／０．７μｍとなる。

【００７３】上式をＤＲについて解くとＤＲ＝０．５４
６＊（１．９５９−１．０９０）／０．００８９＝５
３．３１μｍが求められる。［第４の実施例］続いて、第１から第３実施例までと異
なり、固体膜の屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）が負の実施例
を次に述べる。

【００７４】第４の実施例として、中心波長λ_B＝０．
４３６μｍの青色光、λ_G＝０．５４６μｍの緑色光、
λ_R＝０．７００μｍの赤色光に対して、屈折率の異方
性Δｎ_B（ＣａＣｏ₃）＝−０．１９６、Δｎ_G（ＣａＣ
ｏ₃）＝−０．１７６、Δｎ_R（ＣａＣｏ₃）＝−０．１
６４、常屈折率ｎｏＢ＝１．６８９、ｎｏＧ＝１．６６
５、ｎｏＲ＝１．６４７となる方解石（ＣａＣｏ₃）の
場合の固体膜の厚さ（Ｄ）を示す。

【００７５】固体膜の屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）がΔｎ
（Ｓ）＜０と負の場合、各固体膜の厚さはλ１＜λ２＜
λ３となる３色光に対して、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３と変化す
る。

【００７６】具体的には、ＤＲ＝０として、ＤＧ＝０．
５４６＊（１．０９−１．４９）／（−０．１７６）＝
１．２４μｍ、ＤＢ＝０．４３６＊（１．０９−１．９
６）／（−０．１９６）＝１．９４μｍとなる。

【００７７】ところで、ここまでの記述において、位相
差だけに注目していたが、固体膜の屈折率と厚さによっ
ては、液晶パネルを通過する光の透過率が低くなる場合
がある。

【００７８】そこで、以下に液晶パネルに本発明で新た
に設けられる固体膜の配置を工夫して液晶パネルの光透
過率を高くすることを考察する。

【００７９】例えば、ＭｇＦ₂の常屈折率をｎｏ（Ｍｇ
Ｆ₂）、波長をλ、Ｎを整数として、Ｄ＝（Ｎ＋１／
２）λ／（２ｎｏ（ＭｇＦ₂））の透過条件を満たすよ
うにすると投射レンズからスクリーンに投影される画像
を明るくすることができる。

【００８０】上式で、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂに
対して、各固体膜の透過反射条件を決定する透過反射条
件のＮＲ、ＮＧ、ＮＢは、整数に近いとき透過条件とな
り、半整数に近いとき反射条件となる。

【００８１】実際に算出すると、前述の第１の実施例で
は整数Ｎはそれぞれ、ｎｏ_R（ＭｇＦ₂）＝１．３７３に
対してＮＲ＝２＊ｎｏ＊Ｄ／λ−０．５＝２＊１．３７
３＊５４．１／０．７−０．５＝２１１．７、ｎｏ
_G（ＭｇＦ₂）＝１．３７８に対してＮＧ＝２＊１．３７
８＊２３．１／０．５４６−０．５＝１１６．１、ｎｏ
_B（ＭｇＦ₂）＝１．３８５に対してＮＢ＝２＊１．３８
５＊１．０８／０．４３６−０．５＝６．３となる。

【００８２】固体膜の厚さ５５μｍのバラツキは少なく
とも±１μｍぐらいなので、液晶パネル面内で整数条件
が成立し、透過率が上がることになる。

【００８３】また、液晶層の厚さ７〜８μｍの液晶パネ
ルの厚さのバラツキは±１μｍはＭｇＦ₂に換算して２
０．０＜ＤＧ＜２６．３、４６．７＜ＤＲ＜６１．６に
相当し、それぞれ設定値ＤＧ＝２３．１、ＤＲ＝５４．
１μｍのＭｇＦ₂の蒸着膜の誤差範囲内に入る。

【００８４】次いで、請求項４の発明に相当する第２、
第３及び第４の実施例の場合の透過反射条件を求めるこ
とにする。

【００８５】まず、固体膜にフッ化マグネシウムを用い
る第２の実施例の場合、ＮＧ＝３１．９６、ＮＲ＝６
１．０９となって透過条件を満足する。

【００８６】次に、固体膜に水晶を用いる第３の実施例
の場合、緑膜について、ＮＧ＝（２＊ｎｏＧ＊ＤＧ／λ
_G）−０．５＝２＊１．５４８＊２６．８５／０．５４
６−０．５＝１５１．７５、赤膜について、ＮＲ＝（２
＊１．５３７＊５３．３１／０．７）−０．５＝２３
３．６１となり赤膜が反射条件に近いことが分かる。

【００８７】さらに、固体膜に方解石を用いる第４の実
施例の場合、ＤＲ＝０として、ＤＧ＝１．２４μｍ、Ｄ
Ｂ＝１．９４μｍであったから、第１の実施例で述べた
Ｄ＝（Ｎ＋１／２）λ／（２ｎｏ（Ｓ））の式をＮを左
辺にして変形し、上記の値を代入すると、透過反射条件
のＮは、ＮＧ＝７．０６、ＮＢ＝１４．５３と青膜で半
整数となり、反射条件に近くなり、好ましくないことが
分かる。［第５の実施例］以上のように、第３の実施例と第４の
実施例において、それぞれ、赤膜、青膜が反射条件に近
くなることを示したが、より透過条件に近付けるための
具体的構成について以下に説明する。

【００８８】図３に、透過条件に近くなるように固体膜
を液晶パネルの前後で分けて２分割された固体膜の厚さ
ｄをｄ＝Ｄ／２＝（Ｎ＋１／２）λ／（２ｎｏ）とする
液晶パネルの断面図を示す。

【００８９】図３において、青膜は青色光の透過側の偏
光板１４に貼りつけられた厚さｄ＝ＤＢ／２＝０．９７
μｍの裏青膜２３と青色光の入射側の対向偏光板１５に
貼りつけられた厚さｄ＝ＤＢ／２＝０．９７μｍの表青
膜２４とから構成されている。

【００９０】その他の構成は図２の構成と同様である。

【００９１】本構成によれば、液晶パネルの色バランス
が良くなるだけでなく、透過率も高くなる。

【００９２】図４に固体膜の屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）
が正の場合の固体膜の厚さと液晶パネルを透過する光と
の関係図を示す。

【００９３】図４に示す如く、液晶層の厚さａを各液晶
パネル間で同等にしてΔｎ（Ｓ）＞０とする場合、固体
膜の厚さＤは波長が長い光ほど大きくなることが分か
る。

【００９４】また、各液晶パネルの厚さが多少異なって
いる程度であれば、固体膜の厚さの調整で各液晶パネル
の位相を等しくすることが可能である。

【００９５】ただし、図４でＢ−ＬＣＤと青パネルを表
示しているが、パネルに限らず、青色光が透過する画素
であってもよい。［第６の実施例］ここまで、液晶パネルと固体膜とを接
触させる実施例だけを記述してきたが、本発明の液晶プ
ロジェクタの固体膜と液晶パネルとは必ずしも接触させ
る必要が無い。

【００９６】図５に液晶パネルと固体膜とを離して配置
する本発明の液晶プロジェクタの構成図を示す。

【００９７】図５において、赤膜１１は反射鏡２と赤パ
ネル４との間に位置し、また、緑膜１２は青反射鏡３と
緑パネル７との間に位置している。

【００９８】また、青パネルに対応する固体膜は備えて
いない。

【００９９】図５のような構成によれば、固体膜の交換
が容易になる。

【０１００】以上のいずれの実施例においても、液晶プ
ロジェクタの歩留まりが１０％向上すると共に色差ΔＥ
＜３となって色の再現性が改善された。

【０１０１】尚、本発明の実施例においては固体膜は各
液晶パネルで一様な厚さＤで形成し、かつ複数の液晶パ
ネル間で同じ材料を用いたが、直視型の１枚のパネルに
おいて、場所によって厚さの多少異なる１枚の液晶パネ
ルに波長の異なる光に対して違う厚さの固体膜や、複数
の液晶パネル間で屈折率の異方性が相違する材料を用い
ても構わない。

【０１０２】また、位相を合わせる基準として、液晶パ
ネルを通過する光の中心波長を用いたが、最大波長λｍ
ａｘ、最小波長λｍｉｎとしてＩ＝∫Ｉ（λ）ｄλ／
（λｍａｘ−λｍｉｎ）で表される平均強度Ｉのときの
平均波長Λなどの実質的に液晶パネルを通過する光の代
表的な値の波長を採用しても良い。

【０１０３】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、色毎に異なる
光の位相差を固体膜の厚さや屈折率の異方性を変えるこ
とにより補償して、製造歩留まりと発色の忠実性が向上
するという効果がある。

【０１０４】または、本発明の液晶プロジェクタの液晶
パネルの厚さを一定にすると共に、固体膜で位相差を補
償するので、液晶プロジェクタの歩留まり及び液晶プロ
ジェクタから投射される画像の色再現性が向上する。

【０１０５】特に、請求項３に記載の液晶プロジェクタ
においては、可視光を用いるので異常分散が生じず、同
じ膜を利用することができる。

【０１０６】さらに、請求項４に記載の液晶プロジェク
タにおいては、３色光のいずれか１つだけの光路の途中
に固体膜を置かないので、液晶プロジェクタを容易に組
み立てることができる。

【０１０７】それから、請求項５に記載の液晶プロジェ
クタにおいては、固体膜の厚さを透過条件にするので、
投射される画像を高輝度化できる。

【０１０８】そして、請求項６に記載の液晶プロジェク
タにおいては、固体膜の結晶軸と液晶パネルの優先視角
とを一致させるので、投射される画像をより鮮明にする
ことができる。

【０１０９】加えて、請求項７に記載の液晶プロジェク
タにおいては、固体膜と液晶パネルとが離れているの
で、固体膜を簡単に交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶パネルに固体膜が付いている本発明の液晶
プロジェクタの構成図である。

【図２】液晶パネルの片面に固体膜が付いている本発明
の液晶パネルの断面図である。

【図３】液晶パネルの両面に固体膜が付いている本発明
の液晶パネルの断面図である。

【図４】同じ厚さの液晶層に対する固体膜の厚さの波長
依存性を示した説明図である。

【図５】液晶パネルと固体膜とが離れる本発明の液晶プ
ロジェクタの構成図である。

【図６】従来の液晶プロジェクタの構成図である。

【図７】従来の液晶パネルの液晶層の厚さの波長依存性
を示した説明図である。

【符号の説明】

１赤反射鏡２反射鏡３青反射鏡４赤パネル５青パネル６青反射鏡７緑パネル８反射鏡９緑反射鏡１０投射レンズ１１赤膜１２緑膜１３青膜１４偏光板１５対向偏光板１６ＴＦＴ基板１７対向基板１８表示電極１９配向膜２０共通電極２１対向配向膜２２液晶２３裏青膜２４表青膜Ｗ白色光Ｒ赤色光Ｇ緑色光Ｂ青色光 λ 波長Ｄ固体膜の厚さａ液晶層の厚さＩ位相差ｎｏ常屈折率 Δｎ屈折率の異方性

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さａ、屈折率の異方性Δｎ（ＬＣ）の
液晶と、厚さＤ、屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）の固体膜
と、液晶及び固体膜を透過する、強度分布が波長λによ
り異なる光とを備える液晶表示装置であって、Δｎ（Ｌ
Ｃ）＊ａ／λ＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ／λが略一定に保たれて
いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】白色光を中心波長λ１、λ２、λ３の３
色光に分光し、分光された３色光をそれぞれ液晶層の厚
さａ１、ａ２、ａ３の３枚の液晶パネルに通した後、ス
クリーンに投射する液晶プロジェクタにおいて、前記３
枚の液晶パネル間の液晶層の厚さａの差Δａが、３色光
の波長λの差Δλを液晶の屈折率の異方性Δｎ（ＬＣ）
で割った値Δλ／Δｎ（ＬＣ）以内であり、かつ前記液
晶パネルの近傍に厚さＤで液晶の屈折率の異方性と異な
る屈折率の異方性Δｎ（Ｓ）の固体膜を設けて、３色光
にそれぞれ対応する該固体膜の厚さＤ１、Ｄ２及びＤ３
がΔｎ（ＬＣ）＊ａ１／λ１＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ１／λ１
＝Δｎ（ＬＣ）＊ａ２／λ２＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ２／λ２
＝Δｎ（ＬＣ）＊ａ３／λ３＋Δｎ（Ｓ）＊Ｄ３／λ３
を満たすことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項３】中心波長λ１、λ２、λ３の３色光がそ
れぞれ可視部の青色光、緑色光、赤色光であることを特
徴とする請求項２の液晶プロジェクタ。
【請求項４】３色光に対していずれか１つの固体膜の
厚さがないことを特徴とする請求項２の液晶プロジェク
タ。
【請求項５】厚さＤ、常屈折率ｎｏの固体膜の厚さＤ
が、固体膜を通過する３色光の波長をλ、Ｍ＝２Ｎ＋１
となる自然数をＭ、Ｎとして、Ｄ＝Ｍλ／（２ｎｏ）を
満たすとき、固体膜を液晶パネルの前後に２分割配置し
て、２分割された固体膜の厚さｄを最大透過条件ｄ＝Ｄ
／２＝（Ｎ＋１／２）λ／（２ｎｏ）とすることを特徴
とする請求項２の液晶プロジェクタ。
【請求項６】固体膜の結晶軸方向と液晶パネルの優先
視角方向とを一致させることを特徴とする請求項２の液
晶プロジェクタ。
【請求項７】固体膜と液晶パネルとが離れていること
を特徴とする請求項２の液晶プロジェクタ。