KR20060119777A - 액정 프로젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 광 밸브를 포함하는 광 변조 수단의 방열성을 향상시킴과 동시에, 액정 광 밸브의 표면에 진애(dust) 등이 부착되는 것을 방지하고, 또한, 액정 광 밸브의 화소사이에 형성된 블랙 매트릭스가 눈에 띄지 않게 한 액정 프로젝터를 제공하는 것으로, 액정 프로젝터는 광원부와, 광원부로부터의 출사광을 세 개의 색광으로 분리하는 색광 분리 수단과, 세 개의 색광을 인가된 화상 신호에 근거하여 변조하여 소정의 직선 편광인 변조광을 출사하는 광 변조 수단과, 변조광을 합성하는 색광 합성 수단과, 색광 합성 수단에서 합성된 합성광을 스크린 상에 확대 투사하는 투사 광학 수단을 구비하며, 광 변조 수단은 액정 광 밸브(440(R, G, B))의 입사 쪽에, 일축 결정의 결정 구조를 갖는 수정으로 이루어지는 입사측 방진 유리(420(R, G, B))가 배치되고, 출사 쪽에 복굴절성을 갖는 수정으로 이루어지는 출사측 방진 유리(460(R, G, B))가 마련된다.

Description

액정 프로젝터{LIQUID CRYSTAL PROJECTOR}

도 1은 본 발명의 실시예 1의 액정 프로젝터의 개략 평면도,

도 2는 광학계의 요부를 나타내는 부분 평면도,

도 3은 출사측 방진 유리로부터 복굴절판까지의 광선의 투과 상태를 설명하는 모식도,

도 4는 광선의 분리 상태를 설명하는 모식도,

도 5는 실시예 2의 광학계의 요부를 나타내는 부분 평면도,

도 6은 실시예 3의 광학계의 요부를 나타내는 부분 평면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 액정 프로젝터 10 : 스크린

100 : 조명 광학계 101 : 광원부

200 : 색광 분리 광학계 300 : 릴레이 렌즈계

400, 900 : 액정 유닛 410, 411 : 지지체

420 : 제 1 방진 유리로서의 입사측 방진 유리

430 : 광 변조 수단을 구성하는 입사측 편광판

440 : 광 변조 수단을 구성하는 액정 광 밸브

441 : 출사측 기판 442 : 입사측 기판

450 : 광 변조 수단을 구성하는 출사측 편광판

460 : 제 2 방진 유리로서의 출사측 방진 유리

500 : 색합성 수단으로서의 다이크로익 프리즘

600, 610 : 1/4 파장판 700, 710 : 복굴절판

800 : 투사 광학 수단으로서의 투사 렌즈

본 발명은 액정 표시 장치의 화상을 투사 표시하는 액정 프로젝터에 관한 것이다.

종래, 프레젠테이션 또는 홈시어터 용도의 화상 투사 장치로서, 액정 프로젝터가 널리 알려져 있다. 액정 프로젝터는 광 변조 수단으로서의 액정 광 밸브(액정 패널), 액정 광 밸브에 광을 조사하는 광원 램프 등으로 구성되고, 액정 패널에 의해 변조된 광을 스크린 상에 확대 투사하여 화상을 표시한다. 이러한 액정 프로젝터에는, 소형화, 고선명화, 고휘도화에 대응하기 위해, 강한 광을 조사하는 광원 램프가 이용되고 있다.

액정 프로젝터에 이용되는 액정 광 밸브는 광입사면 쪽과 광출사면 쪽에 편광판을 구비하고 있다. 편광판은 광원 램프로부터 조사되는 편광축 방향의 광성분 만을 투과하고, 다른 광성분을 차단하는 기능을 갖고 있다. 이 때문에, 편광축 방향의 광성분 이외의 광을 차단할 때에 발열한다. 이 발열에 의해, 편광판 또는 액정 패널 자체의 특성에 지장을 초래하고, 스크린 상에 투사되는 화상의 선명함이 손상된다. 또한, 액정 패널의 표면에 진애(dust) 등의 이물질이 붙거나 상처가 생기면 투사된 화상에 결함이 발생하여 버린다고 하는 문제가 있다. 이러한 과제에 대응하기 위해, 액정 광 밸브의 전후쪽에 유리를 접착하여 밀폐 상태로 함으로써, 진애의 부착을 방지함과 동시에, 액정 패널을 냉각하는 프로젝터 장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 평9-105901호

액정 프로젝터에 이용되는 액정 광 밸브는 광원 램프로부터 조사되는 광에 의한 발열이나 진애의 부착 외에, 다음과 같은 과제를 갖고 있다.

액정 광 밸브는 도트 매트릭스형으로, 박막 트랜지스터(TFT(Thin Film Transistor))를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 것이 다용되고 있다. 일반적으로 TFT 액티브 매트릭스 방식의 액정 광 밸브는 충분한 콘트라스트를 얻기 위해 TFT 기판상에 차광부(블랙 매트릭스)를 형성하고, TFT에의 광의 입사나 표시 전극 이외로부터의 광 누설을 차단하고 있다. 이러한 도트 매트릭스형 액정 광 밸브를 이용한 액정 프로젝터에서는, 액정 광 밸브의 화소로 구성되는 화상을 투사 렌즈에서 스크린면으로 확대 투사할 때에, 화소수가 적고 또한 블랙 매트릭스의 폭이 비교적 넓은 경우 또는 확대 배율이 큰 경우에는, 블랙 매트릭스가 화상 중에 투사되어, 화상 품질이 손상된다. 또한, 액정 광 밸브는 소형화의 추세에 있어, 개구율(광이 투과하는 개구부와 블랙 매트릭스의 면적 비율)이 낮아지게 되어, 화상 품질이 더욱 손상된다.

그래서, 본 발명은 액정 광 밸브를 포함하는 광 변조 수단의 방열성을 향상시킴과 동시에, 액정 광 밸브의 표면에 진애 등이 부착되는 것을 방지한 액정 프로젝터를 제공한다. 또한, 액정 광 밸브의 화소 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 눈에 띄지 않게 한 액정 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 액정 프로젝터는 광원부와 상기 광원부로부터의 출사광을 3색의 광으로 분리하는 색광 분리 수단과 액정 광 밸브를 내장하고, 상기 3색의 광을, 인가된 화상 신호에 근거하여 변조하고, 소정의 직선 편광인 변조광을 출사하는 광 변조 수단과, 상기 변조광을 합성하는 색광 합성 수단과, 상기 색광 합성 수단에서 합성된 합성광을 스크린 상에 확대 투사하는 투사 광학 수단을 구비하고, 상기 광 변조 수단의 상기 액정 광 밸브의 입사 쪽에, 일축 결정의 결정 구조를 갖는 수정 또는 사파이어로 이루어지고 상기 광 변조 수단에 진애가 부착되는 것을 방지하는 제 1 방진 유리가 배치되고, 출사 쪽에 복굴절성을 갖는 수정 또는 사파이어로 이루어져 상기 광 변조 수단에 진애가 부착되는 것을 방지하는 제 2 방진 유리가 마련된 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 광 변조 수단의 입사 쪽 및 출사 쪽에 열전도율이 비교적 높은 수정 또는 사파이어로 이루어지는 제 1 방진 유리와 제 2 방진 유리가 마련됨으로써, 광 변조 수단을 투과할 수 없었던 광의 흡수에 의한 발열을 각 방진 유리로 전도하여 그 열을 효율적으로 방열시킬 수 있다. 이에 따라, 광 변조 수단의 특성이 유지되고, 조도 얼룩(brightness blur)이 없는 투사 화상을 얻을 수 있다. 또한, 광 변조 수단의 표면에 진애 등이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 변조 수단의 출사 쪽에 배치된 제 2 방진 유리가 복굴절성을 갖는 수정 또는 사파이어로 이루어짐으로써 그 복굴절성에 의해, 광 변조 수단으로부터 출사되는 변조광이 정상 광선과 이상 광선으로 분리되고, 분리된 이상 광선으로 이루어지는 합성광을 블랙 매트릭스 상에 결상시킴으로써, 스크린 상에 확대 투사될 때에, 블랙 매트릭스가 눈에 띄지 않게 되어, 화상 품질이 향상된다.

또한, 본 발명의 액정 프로젝터는 상기 복굴절성을 갖는 제 2 방진 유리와 상기 투사 광학 수단 사이의 광로 상에, 상기 제 2 방진 유리의 출사면 쪽으로부터 순서대로, 1/4 파장판과 복굴절성을 갖는 복굴절판을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 복굴절성을 갖는 제 2 방진 유리의 출사면 쪽으로부터 순서대로, 1/4 파장판과 복굴절성을 갖는 복굴절판을 구비함으로써, 제 2 방진 유리에서 정상 광선과 이상 광선으로 분리된 각 변조광이, 복굴절판에서, 정상 광선과 이상 광선으로 더 분리되어, 색광 합성 수단에서 합성된 합성광을 스크린 상에 확 대 투사한다. 스크린 상에 확대 투사될 때, 정상 광선과 이상 광선으로 분리된 각 합성광이 각각 수평 방향과 수직 방향마다 설정된 소정의 거리만큼 어긋난 위치에 투사되고, 정상 광선에 의해 투사된 화상의 블랙 매트릭스 상에 수평 방향으로 분리된 이상 광선 및 수직 방향으로 분리된 이상 광선이 2차원 방향에서 중첩되어, 블랙 매트릭스가 더욱 눈에 띄지 않게 된다. 이에 따라, 스크린의 투사면상에 확대 투사되는 화상 품질이 더욱 향상된다.

또한, 본 발명의 액정 프로젝터는 상기 광 변조 수단과 상기 제 1 방진 유리와 상기 제 2 방진 유리가 직사각형 통 형상의 지지체에 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 광 변조 수단과 제 1 방진 유리와 제 2 방진 유리가 직사각형 통 형상의 지지체에 유지됨으로써, 광 변조 수단에서 발생하는 열을, 제 1 방진 유리 및 제 2 방진 유리를 통해, 직사각형 통 형상의 지지체로 배출될 수 있게 되고, 광 변조 수단의 방열 효과를 높일 수 있다. 이에 따라, 광 변조 수단의 특성이 유지되며, 조도 얼룩이 없는 투사 화상을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 프로젝터는 상기 1/4 파장판과, 상기 복굴절성을 갖는 복굴절판이 상기 복굴절성을 갖는 제 2 방진 유리와 상기 색광 합성 수단 사이의 광로 상에 마련된 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 1/4 파장판과 복굴절성을 갖는 복굴절판이 복굴절성을 갖는 제 2 방진 유리와 색광 합성 수단 사이의 광로 상에 마련됨으로써, 1/4 파장판과 복굴절판을 광 변조 수단, 제 1 방진 유리 및 제 2 방진 유리와 유닛으로 구성 하는 것이 가능해져, 1/4 파장판과 복굴절판을 별개로 배치한 경우에 비해, 공간효율의 향상이 도모됨과 동시에, 저비용화에 기여한다.

또한, 본 발명의 액정 프로젝터는 상기 1/4 파장판이 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름, 고분자 액정 필름 및 수정 위상판 중 어느 하나로 대체될 수 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 1/4 파장판으로서, 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름, 고분자 액정 필름 및 수정 위상판을 구분해서 사용하는 것에 의해 자유도가 늘어, 액정 프로젝터를 효율적으로 배치할 수 있다. 1/4 위상차 필름 또는 고분자 액정 필름을 이용한 경우에는, 각 필름이 얇기 때문에 공간 효율의 향상에 기여할 수 있다. 또한, 수정 위상판을 이용한 경우에는 광원으로부터 출사되는 광을 광대역에 이용할 수 있다. 또한, 수정판의 두께가 커짐에 따라 투과하는 광의 위상 주기가 짧아져, 색얼룩이 눈에 띄지 않게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 프로젝터는 상기 광 변조 수단, 상기 제 1 방진 유리 및 상기 제 2 방진 유리가 상기 직사각형 통 형상의 지지체에 자외선 경화 접착제로 접착 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 광 변조 수단, 제 1 방진 유리 및 제 2 방진 유리가 지지체에 자외선 경화 접착제로 접착되어 지지됨으로써, 각 요소를 투과하는 광원부로부터의 광선이나 광 변조 수단에서 발생하는 열에 대하여, 유지 고정부의 내구성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 프로젝터는 상기 광 변조 수단과 상기 제 1 방진 유리 와, 상기 제 2 방진 유리와, 상기 1/4 파장판과, 상기 복굴절판이 직사각형 통 형상의 지지체에 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 광 변조 수단, 제 1 방진 유리, 제 2 방진 유리, 1/4 파장판, 복굴절판이 직사각형 통 형상의 지지체에 지지됨으로써, 광 변조 수단에서 발생하는 열이 직사각형 통 형상의 지지체로 배출될 수 있게 되어, 광 변조 수단의 방열 효과를 높일 수 있다. 또한, 구성되는 액정 유닛은, 광속 방향의 총두께가 증가하지만, 방진 유리 기능을 갖는 제 2 방진 유리의 출사 쪽의 면과 광 변조 수단의 화소 표시면의 거리가 크게 증가함에 따라, 제 2 방진 유리의 출사면에 진애 등이 부착된 경우라도, 투사 렌즈의 초점 위치와 떨어져 디포커스부로 되고, 스크린의 투사면상에 투사되는 화상의 품질이 손상되는 것을 더욱 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 프로젝터는 상기 1/4 파장판이 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름, 고분자 액정 필름 및 수정 위상판 중의 어느 하나로 이루어지고, 상기 제 2 방진 유리와, 상기 1/4 파장판과, 상기 복굴절판이 접합되어 일체로 구성되며, 상기 1/4 파장판이 수정 1/4 파장판 또는 수정 위상판일 때는, 제 2 방진 유리와 상기 1/4 파장판, 또는 상기 1/4 파장판과 상기 복굴절판이 자외선 경화 접착제로 서로 접합되고, 상기 1/4 파장판이 상기 1/4 위상차 필름 또는 고분자 액정 필름일 때는 제 2 방진 유리와 상기 1/4 파장판 또는 상기 1/4 파장판과 상기 복굴절판이 아크릴계의 접착제에 의해 서로 접합될 수 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 제 2 방진 유리, 1/4 파장판 및 복굴절판이 서로 접착되어 일체적으로 구성됨으로써, 조립성이 향상됨과 함께 지지체 내에 정밀하게 유지 고정될 수 있다. 또한, 제 2 방진 유리와 1/4 파장판의 접합 또는 1/4 파장판과 복굴절판의 접합은 1/4 파장판이 수정 1/4 파장판 또는 수정 위상판일 때, 자외선 경화 접착제에 의해 서로 접합됨으로써, 자외선 경화 접착제가 경화한 후의 투명성이 높고, 접합에 의한 투과율의 저하를 억제할 수 있다. 한편, 1/4 파장판이 1/4 위상차 필름 또는 고분자 액정 필름일 때는, 아크릴계의 접착제에 의해 서로 접합됨으로써, 제 2 방진 유리와 1/4 위상차 필름 또는 고분자 액정 필름과의 선팽창계수의 차에 따라 발생하는 왜곡이 접착제에 의해 흡수되어, 접착부의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 접합에 의한 투과율의 저하를 억제할 수 있다.

본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 액정 프로젝터의 개략 평면도이며, 도 2는 광학계의 요부를 나타내는 부분 평면도이다.

도 1에서, 액정 프로젝터(1)는 조명 광학계(100)와 색광 분리 수단으로서의 색광 분리 광학계(200)와, 액정 유닛(400R, 400G, 400B)과, 색합성 광학 수단으로서의 다이크로익 프리즘(500)(이후, 프리즘이라 표기함)과, 1/4 파장판(600)과, 제 2 복굴절판으로서의 복굴절판(700)과, 투사 광학 수단으로서의 투사 렌즈(800)를 구비하고 있다. 또한, 색광 분리 광학계(200)에 의해 분리된 각 색 광속 중, 청색 광속(B)을 액정 유닛(400B)으로 유도하는 릴레이 렌즈계(300)를 구비하고 있다.

조명 광학계(100)는 광원부(101)와 광원부(101)로부터의 출사광의 광축(1a) 을 장치 전(前) 방향을 향해 직각으로 구부리는 반사 미러(104)와, 이 반사 미러(104)를 사이에 두고 전후로 직교하는 상태로 균일 조명 광학 소자인 인터그레이터(integrator) 렌즈(105,106)를 구비하고 있다. 또, 광원부(101)는 백색의 방사상의 광선을 출사하는 광원 램프(102)와 광원 램프(102)로부터 출사된 방사광을 거의 평행한 광속으로서 출사하는 리플렉터(103)를 구비하고 있다. 광원 램프(102)로는, 예컨대, 메탈 핼라이드(metal halide) 램프, 크세논 램프, 수은 램프 등의 고휘도 램프 광원이 이용된다.

인터그레이터 렌즈(105,106)는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 직사각형 렌즈를 갖고 있다. 인터그레이터 렌즈(105)는 광원부(101)로부터 출사된 출사광의 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하고, 각 부분 광속을 인터그레이터 렌즈(106)의 주변에 집광시킨다. 인터그레이터 렌즈(106)는 인터그레이터 렌즈(105)로부터 출사된 각 부분 광속을 액정 유닛(400R, 400G, 400B)(후술하는 액정 광 밸브(410R, 410G, 410B))상에 중첩시키는 기능을 갖고 있다.

색광 분리 광학계(200)는 조명 광학계(100)로부터 출사되는 조명광을 각각 다른 파장 대역의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 세 개의 색광으로 분리하는 기능을 갖고 있다. 색광 분리 광학계(200)는 청록 반사 다이크로익 미러(201)와 녹색 반사 다이크로익 미러(202), 반사 미러(203)로 구성된다. 우선, 청록 반사 다이크로익 미러(201)는 균일 조명 광학 소자(인터그레이터 렌즈(105,106))를 통과한 광속(W) 중 광속(W)에 포함되는 적색 광속(R)을 투과시킴과 동시에, 청색 광속(B) 및 녹색 광속(G)을 직각으로 반사한다. 반사된 청색 광속(B) 및 녹색 광속(G)은 녹색 반사 다이크로익 미러(202) 쪽으로 향한다.

청록 반사 다이크로익 미러(201)를 통과한 적색 광속(R)은 후방의 반사 미러(203)에서 직각으로 반사되어, 적색 광속(R)의 출사부(204)로부터 프리즘(500) 쪽으로 출사된다. 한편, 청록 반사 다이크로익 미러(201)에서 반사된 청색 광속(B) 및 녹색 광속(G) 중, 녹색 광속(G)만이 녹색 반사 다이크로익 미러(202)에서 직각으로 반사되어, 녹색 광속(G)의 출사부(205)로부터 프리즘(500) 쪽으로 출사된다. 녹색 반사 다이크로익 미러(202)를 통과한 청색 광속(B)은 청색 광속(B)의 출사부(206)로부터 릴레이 렌즈계(300) 쪽으로 출사된다. 이와 같이 구성된 조명 광학계(100)로부터 각 색 광속의 출사부(204, 205, 206)까지의 거리가 모두 같도록 설정되어 있다.

색광 분리 광학계의 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)의 출사부(204, 205)의 출사 쪽에는, 각각 집광 렌즈(251,252)가 배치되어 있다. 따라서, 각 출사부로부터 출사된 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)은 그들의 집광 렌즈(251,252)에 입사하여 평행화 된다. 평행화 된 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)은 액정 유닛(400R, 400G)에 입사된다.

한편, 청색 광속(B)은 릴레이 렌즈계(300)를 통해 액정 유닛(400B)에 입사된다. 릴레이 렌즈계(300)는 집광 렌즈(301)와, 입사측 반사 미러(302)와, 출사측 반사 미러(303)와, 이들 반사 미러 사이에 배치된 중간 렌즈(304)로 구성된다. 또한, 릴레이 렌즈계(300)의 청색 광속(B)의 출사부(305)에는 출사되는 청색 광속(B)을 평행화 하는 집광 렌즈(253)가 배치되어 있다. 집광 렌즈(253)에서 평행화 된 청색 광속(B)은 광 변조부로서의 액정 유닛(400B)에 입사된다.

이러한 각 액정 유닛(400R, 400G, 400B)에 입사되는 각 색 광속(R, G, B)의 광로의 길이, 즉 광원부(101)로부터 후술하는 액정 유닛을 구성하는 액정 광 밸브(410R, 410G, 410B)(도 2 참조)까지의 거리는 청색 광속(B)이 가장 길게 된다. 따라서, 이 광속의 광량 손실이 가장 많지만, 릴레이 렌즈계(300)를 개재함으로써, 광량 손실을 억제할 수 있다. 청색 광속(B)의 경로 중에 릴레이 렌즈계(300)를 마련하지 않은 경우에는, 청색 광속(B)이 조명하는 액정 광 밸브(410B)의 조명 영역은 다른 색 광속이 조명하는 액정 광 밸브의 조명 영역에 비해 커져, 조명 효율이 저하된다.

각 색 광속을 변조하는 광 변조부로서의 액정 유닛(400R, 400G, 400B)에 대하여, 도 2에 표시된 광학계의 요부를 나타내는 부분 평면도에 근거하여 설명한다.

액정 유닛(400B)은 지지체(410B) 내에, 릴레이 렌즈계(300) 및 집광 렌즈(253)를 통해 청색 광속(B)이 입사하는 쪽으로부터 순서대로, 제 1 방진 유리로서의 입사측 방진 유리(420B), 입사측 편광판(430B), 액정 광 밸브(440B), 출사측 편광판(450B), 제 2 방진 유리 및 제 1 복굴절판으로서의 출사측 방진 유리(460B)를 구비하고 있다. 마찬가지로, 액정 유닛(400R, 400G)은 각각 지지체(410R, 410G) 내에, 집광 렌즈(251,252)를 통해 적색 광속(R) 및 녹색 광속(G)이 입사되는 쪽으로부터 순서대로, 제 1 방진 유리로서의 입사측 방진 유리(420R, 420G), 입사측 편광판(430R, 430G), 액정 광 밸브(440R, 440G), 출사측 편광판(450R, 450G), 제 2 방진 유리로서의 출사측 방진 유리(460R, 460G)를 구비하고 있다. 또, 액정 광 밸브(440)와 입사측 편광판(430)과 출사측 편광판(450)으로 광 변조 수단이 구성되어 있다.

입사측 방진 유리(420(R, G, B))는 비복굴절성의 일축 결정(정방정(正方晶), 육방정(六方晶), 삼방정(三方晶))의 결정 구조를 갖고, 열전도성(방열성)에 우수한 수정으로 이루어진다. 입사측 방진 유리(420)의 광학축은 입사면에 대하여 수직 방향으로 설정된다. 또, 입사측 방진 유리(420)는 수정 외에 일축 결정의 결정 구조를 갖는 사파이어 등을 이용할 수 있다.

입사측 편광판(430(R, G, B))은 한 방향의 직선 편광 성분만을 선택 투과하는 편광판이다. 입사측 편광판(430)은 폴리비닐 알콜(PVA)에 요소를 흡착, 분산시켜 필름 형상으로 한 후, 일정 방향으로 신장시킨 다음, 신장된 필름의 양면에 아세테이트 셀룰로즈계의 필름을 적층시킨 편광체로 이루어진다.

입사측 편광판(430(R, G, B))에는 입사측 방진 유리(420(R, G, B))의 출사 쪽의 면에, 아크릴계의 접착제를 개재하여 기포가 발생하지 않도록 접착된다. 입사측 편광판(430)은 접착제에 의해 입사측 방진 유리(420)에 접착되기 때문에, 입사측 방진 유리(420)와 입사측 편광판(430)의 선팽창 계수의 차에 따라 발생하는 왜곡이 접착제에 의해 흡수되어, 접착부의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 입사측 방진 유리(420) 및 입사측 편광판(430)을 투과하는 광의 투과율 저하를 억제할 수 있다.

입사측 편광판(430)의 투과축(편광축)은 입사하는 직선 편광의 소정 편광축과 일치하도록 설정되어 접착된다. 따라서, 입사측 편광판(430)은 입사하는 변조 광의 일부를 차단하기 위해 발열(온도 상승)이 커진다. 그러나, 입사측 편광판(430)은 열전도성(방열성)에 우수한 수정으로 이루어지는 입사측 방진 유리(420)에 접착됨으로써, 발열을 억제할 수 있다. 또, 액정 프로젝터로서 필요한 방열성을 확보하기 위해서는, 입사측 방진 유리(420)의 열전도율이 약 5.0W/mK 이상인 것이 바람직하다. 또, 수정의 열전도율은 약 8W/mK이다. 또한, 편광판의 투과율은 일반적으로 40% 정도로 낮은 투과율이다.

이러한 입사측 방진 유리(420) 및 입사측 편광판(430)은 대략 직사각형 형상을 갖는 액정 광 밸브(440)의 유효 표시 영역에 대응하여 설치되고, 모두 대략 직사각형 형상을 갖고 있다.

액정 광 밸브(440(R, G, B))는 화소의 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(TFT)를 이용한 액정 패널이다. 액정 광 밸브(440)는 액정층(도시하지 않음)을 사이에 두고, 출사측 기판(441(R, G, B)) 및 입사측 기판(442(R, G, B))을 구비하고 있다. 이들 기판(441, 442)에는 투명한 광학 유리 기판, 예컨대, 석영 유리나 네오세람(일본 전기 초자(주))이 이용되고 있다. 또, 액정 광 밸브(440)는 트위스트 네마틱(twist nematic) 액정을 이용한 액정 패널이다. 액정 광 밸브(440)는 입사측 기판(442) 쪽의 액정 분자의 배향 방향과 출사측 기판(441) 쪽의 액정 분자의 배향 방향이 약 90°의 각도를 이루도록 배향 처리되어 있다.

출사측 기판(441)의 액정층 쪽의 면상에는 도시하지 않은 TFT와 투명한 화소 전극이 마련된다. 또한, 입사측 기판(442)의 액정층 쪽의 면상에는 투명한 공통 전극(도시하지 않음)이 마련된다. TFT는 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극 주변에 마련되고, 화소 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 각 화소는 하나의 화소 전극과 공통 전극과, 이들의 사이에 유지된 액정층으로 구성된다. 또한, 입사측 기판(442)과 투명한 공통 전극의 사이에 각 화소를 구분하는 차광부(블랙 매트릭스)가 마련된다. 블랙 매트릭스는 TFT로의 광 유입이나, 표시할 전극 이외로부터의 광 누설을 차단하는 기능을 갖고 있다.

출사측 방진 유리(460(R, G, B))는 복굴절성을 갖고, 열전도성(방열성)에 우수한 수정으로 이루어진다. 출사측 방진 유리(460)는 입사하는 광속을 정상 광선과 이상 광선의 두개의 변조광으로 분리하는 화소 분리 소자로 기능한다. 출사측 방진 유리(460)의 광학축은 입사면의 수직축(z축, 도 3 참조)과 45°를 이루는 A1 방향(도 3 참조)으로 설정된다. 또, 수정 외에 복굴절성을 갖는 사파이어를 이용할 수 있다. 사파이어의 열전도율은 25℃에서 약 46W/mK이며, 방열성에 우수하다.

출사측 편광판(450(R, G, B))은 입사측 편광판(430)과 마찬가지의 편광체로 이루어지고, 입사측 편광판(430)과 마찬가지로, 출사측 방진 유리(460)의 입사 쪽의 면에 아크릴계의 접착제를 개재하여 기포가 발생하지 않도록 접착된다. 출사측 편광판(450)의 투과축은 입사측 방진 유리(420)에 접착된 입사측 편광판(430)의 투과축과 직교하도록 접착되어, 액정 광 밸브(440)가 전압 무인가 상태에서 명(明) 상태, 이른바 노멀리 화이트 모드(normally white mode)로 동작한다.

지지체(410)는, 예컨대, 알루미늄 등의 고열전도성 재료로 이루어지는 대략 직사각형 통 형상의 지지체이다. 이 지지체(410) 내에 각 색 광속이 입사하는 쪽으로부터 순서대로, 출사 쪽의 면에 입사측 편광판(430)이 접착된 입사측 방진 유 리(420)와, 액정 광 밸브(440)와, 입사 쪽의 면에 출사측 편광판(450)이 접착된 출사측 방진 유리(460)가 각각 1∼10mm 정도의 소정 간격으로 대향 배치되고, 지지체(410)에 접착제 등에 의해 유지 고정되어 액정 유닛(400(R, G, B))을 구성하고 있다.

또, 각 부품을 지지체(410)에 유지 고정할 때의 접착제로서, 자외선 경화 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 자외선 경화 접착제로는 UT-20 및 M05((주)아델 제), PHOTO 100 및 300(선라이즈 MSI(주) 제) 등을 들 수 있다. 자외선 경화 접착제를 이용함으로써 유지 고정부의 내구성을 높일 수 있다.

액정 유닛(400(R, G, B))에 각 집광 렌즈(251,252,253)를 통해 평행화 된 각 색 광속이 입사되면, 입사측 방진 유리(420(R, G, B))의 입사면으로부터 출사면을 향해 직선 투과하고, 입사측 편광판(430(R, G, B))에 입사된다. 입사측 편광판(430)에서는, 입사된 각 색 광속의 편광 방향이 정렬된다(편광축과 같은 방향의 광성분만이 투과된다). 그리고, 액정 광 밸브(440(R, G, B))에 입사된다. 액정 광 밸브(440)에 입사된 각 색 광속은 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 인가되는 화상 정보에 대응하는 화상 신호에 따라 스위칭 제어되고, 여기를 통과하는 각 색광을 각각 변조하여 화상을 형성한다.

그리고, 액정 광 밸브(440)를 통해 변조된 광선은 출사측 편광판(450(R, G, B))에 입사된다. 이 출사측 편광판(450)의 편광축은 액정 광 밸브(440)에 의해 변조되어 입사되는 변조광의 소정 편광 방향과 같도록 설정되어 있다. 출사측 편광판(450)은 입사되는 변조광의 대부분을 투과하지만, 반사 등으로 일부의 누출된 광 에 의해 발열한다. 그러나, 열전도성(방열성)에 우수한 수정으로 이루어지는 출사측 방진 유리(460)에 접착됨으로써, 발열을 억제할 수 있다.

그리고, 출사측 편광판(450)을 투과한 변조광은 출사측 방진 유리(460(R, G, B))에 입사된다.

출사측 방진 유리(460)에서는 입사된 직선 편광이 복굴절성에 의해, 정상 광선과 이상 광선의 두개의 변조광으로 분리되어 프리즘(500)으로 출사된다. 변조광의 분리에 대해서는, 도 3 및 도 4에 근거하여 후술한다.

색 합성 광학 수단으로서의 다이크로익 프리즘(500)은 광 변조부에서 변조된 색 광속을 합성하는 기능을 갖는다.

프리즘(500)은 R광을 반사하는 R광 반사 다이크로익 면(501)과, B광을 반사하는 B광 반사 다이크로익 면(502)을 구비하고 있다. R광 반사 다이크로익 면(501)과 B광 반사 다이크로익 면(502)은 R광을 반사하는 유전체 다층막과 B광을 반사하는 유전체 다층막이 네개의 직각 프리즘의 계면에 대략 X자 형상으로 형성되어 있다. 이 두개의 다이크로익 면(501, 502)에 의해, 프리즘(500)에 입사된 3색의 변환광(R, G, B)이 합성되어 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다(도 1 참조).

그리고, 프리즘(500)에 의해 합성된 컬러 화상을 나타내는 합성광은 1/4 파장판(600)과 제 2 복굴절판으로서의 복굴절판(700)을 투과하고, 투사 광학 수단으로서의 투사 렌즈(800)를 통해, 소정 위치에 있는 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사된다. 또, 복굴절판(700)은 상기 출사측 방진 유리(460)와 마찬가지로, 입사하는 광속을 정상 광선과 이상 광선의 두개의 변조광으로 분리하는 화소 분리 소자 로서 기능한다.

도 3은 출사측 방진 유리(460)로부터 복굴절판(700)까지의 광선의 투과 상태를 설명하는 모식도이며, 도 4는 광선의 분리 상태를 설명하는 모식도이다.

도 3에서 1/4 파장판(600)의 광학축은 입사면에서의 x축과 45°를 이루는 A2 방향으로 설정되어 있다. 복굴절판(700)은 출사측 방진 유리(460)와 마찬가지로, 복굴절성을 갖고 열전도성(방열성)에 우수한 수정으로 이루어진다. 복굴절판(700)의 광학축은 입사면과 직교하는 x-z평면에서 y축과 45°를 이루는 A3 방향으로 설정되어 있다.

또, 1/4 파장판(600)으로서, 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름 및 고분자 액정 필름을 이용할 수 있다.

수정 1/4 파장판은 1/4 위상차를 얻도록 연마된 판 두께가 다른 복수의 수정판이 광학 접착(optical contact)된 파장판이다.

1/4 위상차 필름은 폴리카보네이트(PC(polycarbonate))를 일축 신장한 방향족 PC필름이다. 1/4 위상차 필름은 파장이 길어짐에 따라 복굴절율이 커지는 역파장 분산성을 갖고, 가시광에서의 광대역의 범위에서 연속적으로 1/4 위상차를 얻을 수 있다. 바람직한 1/4 위상차 필름으로서 퓨어 에이스(R) WR, W147(테이진 케미컬(주) 제)을 들 수 있다.

고분자 액정 필름은 수평 배향성을 갖는 지지 필름상에, 광경화성의 고분자 재료를 첨가한 네마틱 액정 등의 액정 재료로 이루어지는 고분자 액정층을 형성하고, 액정 분자가 지지 필름의 상하 방향을 향해 경사각 45°로 배향된 상태가, 광 을 조사하여 고정시킨 액정 필름이다. 지지 필름상에 형성되는 고분자 액정층의 막 두께는 0.2∼10μm 정도이다.

1/4 위상차 필름 및 고분자 액정 필름의 두께는 특별히 제한되지는 않지만, 효과적인 취급의 관점에서 보면 0.1mm 정도가 실용적으로 적합하다. 따라서, 1/4 파장판(600)으로서 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름 및 고분자 액정 필름을 구분하여 사용함으로써 자유도가 증가하여, 효율적인 배치를 할 수 있다.

다음에, 도 3 및 도 4에 근거하여, 출사측 방진 유리(460)로부터 복굴절판(700)까지의 광선의 투과 상태 및 광선의 분리 상태를 설명한다.

액정 광 밸브(440) 및 출사측 편광판(450)에 의해 변조된 직선 편광(L1)은 출사측 방진 유리(460)에 입사된다(도 4(a) 참조). 출사측 방진 유리(460)에 입사된 직선 편광(L1)은 출사측 방진 유리(460)의 복굴절성에 의해서, 서로 직교하는 2개의 직선 편광(L11, L12)으로 분리되어(도 4(b) 참조) 프리즘(500)에 입사된다. 또, 분리된 직선 편광(L11, L12)은 액정 광 밸브(440)에 의해 변조되어, 직선 편광(L1)에 대하여 복굴절 기능을 갖는 출사측 방진 유리(460)의 입사면에서의 광학축 방향과 45°의 관계에 있으므로, 같은 광강도로 분리된다.

그리고, 프리즘(500)에서는 분리된 직선 편광(L11, L12)마다 3색의 변환광(R, G, B)이 합성되고, 생성된 컬러 화상을 나타내는 합성광(L110, L120)이 1/4 파장판(600)에 입사된다.

1/4 파장판(600)에서는 입사되는 컬러 화상을 나타내는 합성광(L110, L120)의 편광 방향을 각각 직선 편광으로부터 원 편광으로 변환한다. 변환된 원 편 광(L13, L14)은 복굴절판(700)에 입사된다.

복굴절판(700)에서는 입사되는 원 편광(L13)이 복굴절판(700)의 복굴절성에 의해, 입사면에 대하여 수평 방향과 수직 방향으로 서로 직교하는 두개의 직선 편광(L15, L16)으로 분리되어 출사된다(도 4(c) 참조). 마찬가지로, 입사되는 원 편광(L14)이 복굴절판(700)의 복굴절성에 의해 서로 직교하는 두개의 직선 편광(L17, L18)으로 분리되어 출사된다(도 4(c) 참조).

출사측 방진 유리(460) 및 복굴절판(700)에서의 정상 광선과 이상 광선으로 분리하는 거리는 출사측 방진 유리(460) 및 복굴절판(700)의 두께에 비례한다. 분리하는 거리는 액정 광 밸브(440)의 입사측 기판(442)과 투명한 공통 전극 사이에 마련된 각 화소를 구분하는 차광부(블랙 매트릭스)의 폭을 감안한 소정 값으로 설정된다. 따라서, 출사측 방진 유리(460) 및 복굴절판(700)은 같은 정도의 두께로 설정되는 것이 바람직하다.

그리고, 복굴절판(700)을 투과한 직선 편광(L15, L16)과 직선 편광(L17, L18)은 투사 렌즈(800)를 통해, 소정 위치에 배치된 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사된다. 스크린(10)의 투사면상에는 복굴절판(700)을 투과한 직선 편광에 근거하는 컬러 화상이 표시된다.

이 확대 투사 시에, 정상 광선과 이상 광선으로 분리된 직선 편광(L15, L16, L17, L18)이 각각 수평 방향과 수직 방향마다 설정된 소정 거리만큼 어긋난 위치에 투사된다. 이른바, 정방형상으로 4점 분리된다. 따라서, 정상 광선에 의해 투사된 화상의 블랙 매트릭스 상에, 수평 방향으로 분리된 이상 광선과, 수직 방향으로 분리된 이상 광선이 2차원 방향에서 중첩되어, 블랙 매트릭스가 눈에 띄지 않게 된다. 이에 따라, 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사되는 화상 품질이 향상된다. 이것은, 화상의 확대 투사에 있어서 특히 효과적이다.

또한, 이와 같이 구성된 액정 프로젝터(1)는 액정 유닛(400)의 입사측 편광판(430) 및 출사측 편광판(450)이 각각 열전도성이 우수한 수정으로 이루어지는 입사측 방진 유리(420), 출사측 방진 유리(460)에 부착됨으로써, 각 편광판을 투과할 수 없던 광의 흡수에 의한 발열을 각 방진 유리에 전도하고, 그 열을 효율적으로 배출시킬 수 있다. 그 결과, 각 편광판(430, 450) 및 액정 광 밸브(440)의 특성을 유지하고, 조도 얼룩이 없는 투사 화상을 얻을 수 있다.

또한, 액정 광 밸브(440)의 양 쪽에 입사측 방진 유리(420) 및 출사측 방진 유리(460)가 배치됨으로써, 액정 광 밸브(440)의 표면에 진애 등이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또, 출사측 방진 유리(460)의 출사면에 진애 등이 부착된 경우라도, 액정 광 밸브(440)의 화소 표시면으로부터 떨어져 있음으로써, 투사 렌즈(800)의 디포커스부로 되고, 스크린(10)의 투사면상에 투사되는 화상의 품질이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 입사측 편광판(430) 및 출사측 편광판(450)이 입사측 방진 유리(420) 및 출사측 방진 유리(460)에 부착되어, 액정 광 밸브(440)로부터 소정 간격 이격되어 있음으로써, 편광 특성의 변화를 억제할 수 있다.

(실시예 2)

본 실시예는 실시예 1에서, 다이크로익 프리즘(500)과 투사 렌즈(800) 사이 에 배치된, 1/4 파장판(600) 및 제 2 복굴절판으로서의 복굴절판(700)을, 액정 유닛 내에 배치한 액정 프로젝터이다. 따라서, 액정 유닛(400) 이외의 구성 및 기능은 실시예 1과 마찬가지이고, 그 설명을 생략한다.

도 5는 실시예 2의 광학계의 요부를 나타내는 부분 평면도이다. 또, 실시예 1과 동일 부분은 같은 부호로 표시하고 있다.

액정 유닛(900R, 900G, 900B)은 동일 구조를 이루고 있다. 액정 유닛(900(R, G, B))에는 색광 분리 광학계(200) 및 릴레이 렌즈계(300)로부터 각 집광 렌즈(251,252,253)를 통과한 각 색 광속이 입사된다. 액정 유닛(900)은 지지체(411) 내에 각 색 광속이 입사하는 쪽으로부터 순서대로, 제 1 방진 유리로서의 입사측 방진 유리(420), 입사측 편광판(430), 액정 광 밸브(440), 출사측 편광판(450), 제 2 방진 유리 및 제 1 복굴절판으로서의 출사측 방진 유리(460), 1/4 파장판(610), 복굴절판(710)을 구비하고 있다.

출사측 방진 유리(460)는 복굴절성을 갖고 열전도성(방열성)에 우수한 수정으로 이루어지고, 광학축은 입사면에서의 수직축(z축, 도 3 참조)과 45°를 이루는 A1 방향(도 3 참조)으로 설정된다. 출사측 편광판(450(R, G, B))은 입사측 편광판(430)과 마찬가지의 편광체로 이루어지고, 출사측 방진 유리(460)의 입사 쪽의 면에, 아크릴계의 접착제를 개재하여 기포가 발생하지 않도록 접착된다. 출사측 편광판(450)의 투과축은 입사측 방진 유리(420)에 접착된 입사측 편광판(430)의 투과축과 직교하도록 접착된다. 이에 따라, 액정 광 밸브(440)는 전압 무인가 상태에서 명(明) 상태로 된다. 액정 광 밸브(440)는, 이른바 노멀리 화이트 모드로 동 작한다. 또, 출사측 방진 유리(460)는 수정 외에 복굴절성을 갖는 사파이어를 이용할 수 있다. 사파이어의 열전도율은 25℃에서 약 46W/mK이며, 방열성에 우수하다.

출사측 방진 유리(460)의 출사 쪽의 면에는 출사 쪽의 면으로부터 순서대로, 1/4 파장판(610)과 복굴절판(710)이 광학 접착제 등에 의해 기포가 발생하지 않도록 서로 접착되어 있고, 일체로 구성되어 있다. 그리고, 지지체(411) 내에 자외선 경화 접착제로 접착 유지되어 있다. 따라서, 본 실시예의 경우는 출사측 방진 유리(460) 대신 복굴절판(710)이 진애 등에 대한 방진 유리 기능을 갖는다.

출사측 방진 유리(460), 1/4 파장판(610) 및 복굴절판(710)이 미리 서로 접합되어 일체로 구성됨으로써, 조립성이 향상됨과 함께, 지지체(411) 내에 정밀하게 유지 고정될 수 있다.

또, 1/4 파장판(610)으로서, 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름 및 고분자 액정 필름을 이용할 수 있다.

출사측 방진 유리(460)와 1/4 파장판(610)의 접합은 1/4 파장판(610)으로서 수정 1/4 파장판을 이용한 경우에, 자외선 경화 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 바람직한 자외선 경화 접착제로는 UT-20 및 M05((주)아델 제), PHOTO 100 및 300(선라이즈 MSI(주) 제) 등을 들 수 있다. 이러한 자외선 경화 접착제는 작업성이 우수하며, 아울러 자외선 경화 후의 투명성이 높고, 접합에 의한 투과율의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 1/4 파장판(610)으로서 1/4 위상차 필름 또는 고분자 액정 필름을 이 용한 경우에는 아크릴계의 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 아크릴계의 접착제를 이용함으로써, 출사측 방진 유리(460)와 1/4 위상차 필름, 또는 출사측 방진 유리(460)와 고분자 액정 필름의 선팽창 계수의 차에 따라 발생하는 왜곡이 접착제에서 흡수되어, 접착부의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 접합에 의한 투과율의 저하를 억제할 수 있다.

1/4 파장판(610)과 복굴절판(710)의 접합에 대해서도 마찬가지이며, 그 설명을 생략한다.

1/4 파장판(610)의 광학축은 입사면의 x축과 45°를 이루는 A2 방향으로 설정된다(도 3에 나타냄, 1/4 파장판(600) 참조). 복굴절판(710)은 출사측 방진 유리(460)와 마찬가지로, 복굴절성을 갖고, 열전도성(방열성)이 우수한 수정으로 이루어진다. 복굴절판(710)의 광학축은 입사면과 직교하는 x-z평면에서 y축과 45°를 이루는 A3 방향으로 설정된다(도 3에 나타냄, 복굴절판(700) 참조).

이상과 같이 구성된 액정 유닛(900(R, G, B))에 각 색 광속이 입사되면, 입사측 방진 유리(420), 입사측 편광판(430), 액정 광 밸브(440) 및 출사측 편광판(450)을 투과하며 변조된다. 그리고, 변조된 광선은 출사측 방진 유리(460)에 입사되어, 출사측 방진 유리(460)의 복굴절성에 의해, 서로 직교하는 두개의 직선 편광으로 분리된다. 그리고, 두개의 직선 편광으로 분리된 광선은 1/4 파장판(610)에 입사되어, 각각의 직선 편광이 직선 편광으로부터 원 편광으로 변환된다. 변환된 원 편광은 복굴절판(710)에 입사되고, 각각의 원 편광이 복굴절성에 의해 입사면에 대해 수평 방향과 수직 방향의 서로 직교하는 두개의 직선 편광으로 분리되어, 프리즘(500)으로 출사된다(도 4 참조).

프리즘(500)에 입사된 직선 편광은 네개로 분리된 직선 편광마다 3색의 변환광(R, G, B)이 합성된다. 합성된 컬러 화상을 나타내는 각 합성광은 투사 렌즈(800)를 통해, 컬러 화상이 소정 위치에 있는 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사된다.

이 확대 투사 시에, 합성된 컬러 화상을 나타내는 각 합성광은 정상 광선과 이상 광선이 분리된 직선 편광이 각각 수평 방향과 수직 방향마다 설정된 소정의 거리만큼 어긋난 위치에 투사된다. 이른바, 정방형상으로 4점 분리된다. 따라서, 정상 광선에 의해 투사된 화상의 블랙 매트릭스 상에, 수평 방향으로 분리된 이상 광선과 수직 방향으로 분리된 이상 광선이 2차원 방향에서 중첩되어, 블랙 매트릭스가 눈에 띄지 않게 된다. 이에 따라, 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사되는 화상 품질이 향상된다.

또, 액정 광 밸브(440) 및 출사측 편광판(450)을 투과하여 변조된 직선 편광과, 출사측 방진 유리(460)의 입사면에서의 광학축 방향이 45°의 관계를 유지할 수 없는 경우에도, 출사측 방진 유리(460)와 복굴절판(710) 사이에 1/4 파장판(610)을 갖춤으로써, 출사측 방진 유리(460)의 광학축 방향에 관계없이, 분리된 컬러 화상을 나타내는 합성광은 같은 광강도로 분리될 수 있다.

이상의 실시예 2의 액정 프로젝터는 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

액정 유닛(900)은 다수의 기능 부품이 부착될 수 있기 때문에 총두께는 증가 하지만, 방진 유리 기능을 갖는 복굴절판(710)의 출사 쪽의 면과 액정 광 밸브(440)의 화소 표시면으로부터의 거리가 증가된다. 이에 따라, 복굴절판(710)의 출사 쪽의 표면에 큰 진애 등의 이물이 부착된 경우라도, 투사 렌즈(800)의 초점 위치와, 보다 멀리 떨어짐으로써, 투사되는 화상의 품질이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 액정 유닛(900) 내에 1/4 파장판(610)과 복굴절판(710)이 배치되기 때문에, 1/4 파장판(610)과 복굴절판(710)을 개별적으로 배치한 경우에 비해, 공간 효율의 향상이 도모됨과 동시에, 조립성이 향상되어, 저비용화에 기여할 수 있다.

(실시예 3)

도 6은 실시예 3의 광학계의 요부를 나타내는 부분 평면도이다.

본 실시예는 상기 실시예 1에서, 1/4 파장판(600)과 제 2 복굴절판으로서의 복굴절판(700)을 마련하지 않은 구성의 액정 프로젝터이다. 따라서, 구성 및 프리즘(500)으로부터 출사되는 광선의 투과 상태는 실시예 1과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

상기 실시예 1 및 실시예 2는 투사 렌즈(800)를 통해 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사되는 합성된 컬러 화상을 나타내는 각 합성광이 수평 방향과 수직 방향의 정방형상으로 4점 분리되는 분리 기능을 갖는 액정 프로젝터이지만, 본 실시예는 수평 방향으로 2점 분리되는 분리 기능을 갖는 액정 프로젝터이다.

액정 유닛(400)(복굴절성을 갖는 출사측 방진 유리(460))에서 정상 광선과 이상 광선의 두개의 직선 편광으로 분리되고, 또한 프리즘(500)에서 두개의 직선 편광마다 3색의 변환광(R, G, B)이 합성된다. 합성된 컬러 화상을 나타내는 각 합성광은 투사 렌즈(800)를 통해 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사된다.

이 확대 투사 시에, 합성된 컬러 화상을 나타내는 각 광은 정상 광선과 이상 광선이 분리된 직선 편광이 각각 수평 방향으로 설정된 소정 거리만큼 어긋난 위치에 투사된다. 따라서, 정상 광선에 의해 투사된 화상의 수직 방향에 형성된 블랙 매트릭스 상에, 수평 방향으로 분리된 이상 광선이 중첩되어, 블랙 매트릭스가 눈에 띄지 않게 되므로, 스크린(10)의 투사면상에 확대 투사되는 화상 품질이 향상된다.

또, 실시예는 정상 광선과 이상 광선이 수평 방향으로 2점 분리되는 분리 기능을 갖는 경우에 설명했지만, 분리 방향은 복굴절성을 갖는 출사측 방진 유리(460)의 광학축의 방향에 의해 제한되고, 광학축 방향을 변경하는 것에 의해 수직 방향으로 분리될 수 있다. 또한, 정상 광선과 이상 광선으로 분리하는 거리는 출사측 방진 유리(460)의 두께에 비례하며, 그 두께는 각 화소를 구분하는 차광부(블랙 매트릭스)의 폭을 감안한 소정의 값으로 설정될 수 있다.

이와 같이 2점 분리되는 분리 기능을 갖는 액정 프로젝터는 최근의 고해상도화에 따라, 화소수가 많아짐과 동시에, 차광부(블랙 매트릭스)의 면적이 좁아지는 상황에 있고, 2점 분리되는 분리 기능을 갖는 경우라도, 블랙 매트릭스가 눈에 띄지 않는 액정 프로젝터를 얻을 수 있다. 또한, 1/4 파장판(600)이나 복굴절판(700)을 마련하지 않는 것에 의해, 저비용의 액정 프로젝터를 제공할 수 있다.

또, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 형태로 실시하는 것이 가능하고, 예컨대, 다음과 같은 변형도 가능하다.

(변형예 1)

각 실시예 1∼3에서는 입사측 편광판(430) 및 출사측 편광판(450)을 열전도율이 높은 수정으로 이루어지는 입사측 방진 유리(420) 및 출사측 방진 유리(460)의 표면에 접착하는 것에 의해, 각 편광판의 온도 상승을 억제하고 있지만, 이것에 더하여, 액정 프로젝터 내에 강제적으로 냉각하는 냉각 장치, 예컨대 냉각용 팬을 구비하는 것이 바람직하다. 냉각 장치를 구비함으로써, 각 방진 유리의 표면에 진애 등이 부착되는 것을 방지함과 동시에, 액정 광 밸브나 각 편광판의 온도 상승을 더욱 억제할 수 있다.

(변형예 2)

각 실시예에 있어서, 입사측 편광판(430) 및 출사측 편광판(450)을 액정 광 밸브(440)의 입사 쪽 및 출사면으로부터 이격하여 배치한 경우로 설명했지만, 각 편광판을 액정 광 밸브(440)의 각 면에 밀착하여 배치한 경우라도 좋다. 액정 광 밸브(440)의 각 면에 밀착하여 배치한 경우라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(변형예 3)

각 실시예에 있어서, 입사측 방진 유리(420) 및 출사측 방진 유리(460)는 각 방진 유리의 편 면(입사면) 또는 양면(입사면과 출사면)에, 표면에서의 광의 반사를 방지하기 위한 반사 방지막을 마련한 경우라도 좋다. 반사 방지막을 마련함으로써, 각 방진 유리의 광 투과성을 높일 수 있다.

(변형예 4)

각 실시예에서는, 광 변조 수단으로서의 액정 광 밸브(액정 패널)에 광이 투과되는, 이른바 투과형의 액정 광 밸브를 이용한 투과형 액정 프로젝터의 경우로 설명했지만, 액정 패널이 광을 반사하는, 이른바 반사형 액정 패널을 이용한 반사형 액정 프로젝터의 경우라도 좋다. 반사형 액정 프로젝터에 본 발명을 적용한 경우에도, 투과형 액정 프로젝터와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(변형예 5)

실시예 1 및 실시예 2에 있어서, 1/4 파장판(600)으로서, 수정 1/4 파장판으로 교환해, 수정 위상판을 이용할 수 있다.

수정 위상판은 한 장의 수정판으로 이루어져, 이른바 편광 해소판의 기능을 갖는다. 수정판의 두께는 제한되지 않고, 적절히 설정될 수 있다. 수정 위상판은 1/4 파장판이 위상차를 1/4 파장으로 한정하고 있는 데 대하여, 1/4 위상차가 모든 파장에 대하여 주기적으로 반복된다. 따라서 수정 1/4 파장판과 마찬가지의 특성 을 얻을 수 있다.

수정 위상판을 이용하는 것에 의해, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

수정 위상판은 입사되는 광선의 1/4 위상차가 파장에 대하여 주기적으로 반복되므로, 할로겐 램프 등의 광원으로부터 출사되는 광을 광대역으로 이용할 수 있다. 또한, 수정 위상판은 수정판의 두께가 커짐에 따라 위상 주기가 짧아져, 색얼룩이 눈에 띄지 않게 된다. 또, 수정 위상판으로 이용하는 수정판의 두께는 0.3∼1.5mm 정도의 범위가 실용적으로 적합하다.

또한, 실시예 2의 경우에 있어서, 수정판의 두께를 크게 하는 것에 의해, 방진 유리 기능을 갖는 복굴절판(710)의 출사면을, 액정 광 밸브(440)의 화소 표시면으로부터, 보다 크게 이격시키는 것이 가능해진다. 이에 따라, 복굴절판(710)의 출사면에 진애 등이 부착된 경우라도, 스크린(10)의 투사면상에 투사되는 화상의 품질이 손상되는 것을 더욱 방지할 수 있다.

상기한 본 발명에 의하면, 액정 광 밸브를 포함하는 광 변조 수단의 방열성을 향상시킴과 동시에, 액정 광 밸브의 표면에 진애 등이 부착되는 것을 방지한 액정 프로젝터를 제공할 수 있다. 또한, 액정 광 밸브의 화소 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 눈에 띄지 않게 한 액정 프로젝터를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 광원부와,

   상기 광원부로부터의 출사광을 세 개의 색광으로 분리하는 색광 분리 수단과,

   액정 광 밸브를 내장하고, 상기 세 개의 색광을, 인가된 화상 신호에 근거하여 변조하고, 소정의 직선 편광인 변조광을 출사하는 광 변조 수단과,

   상기 변조광을 합성하는 색광 합성 수단과,

   상기 색광 합성 수단에서 합성된 합성광을 스크린 상에 확대 투사하는 투사 광학 수단

   을 구비하되,

   상기 광 변조 수단의 상기 액정 광 밸브의 입사 쪽에, 1축 결정의 결정 구조를 갖는 수정 또는 사파이어로 이루어져 상기 광 변조 수단에 진애(dust)가 부착되는 것을 방지하는 제 1 방진 유리가 배치되고, 출사 쪽에 복굴절성을 갖는 수정 또는 사파이어로 이루어지고 상기 광 변조 수단에 진애가 부착되는 것을 방지하는 제 2 방진 유리가 마련된 것을 특징으로 하는

   액정 프로젝터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복굴절성을 갖는 제 2 방진 유리와 상기 투사 광학 수단 사이의 광로 상에, 상기 제 2 방진 유리의 출사면 쪽으로부터 순서대로, 1/4 파장판과, 복굴절성을 갖는 복굴절판을 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광 변조 수단과 상기 제 1 방진 유리와 상기 제 2 방진 유리는 직사각형 통 형상의 지지체에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 1/4 파장판과 상기 복굴절성을 갖는 복굴절판은 상기 복굴절성을 갖는 제 2 방진 유리와 상기 색광 합성 수단 사이의 광로 상에 마련된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 1/4 파장판은 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름, 고분자 액정 필름 및 수정 위상판 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 광 변조 수단, 상기 제 1 방진 유리 및 상기 제 2 방진 유리는 상기 직사각형 통 형상의 지지체에, 자외선 경화 접착제로 접착되어 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 광 변조 수단과 상기 제 1 방진 유리와 상기 제 2 방진 유리와 상기 1/4 파장판과 상기 복굴절판은 직사각형 통 형상의 지지체에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 1/4 파장판은 수정 1/4 파장판, 1/4 위상차 필름, 고분자 액정 필름 및 수정 위상판 중 어느 하나로 이루어지고,

   상기 제 2 방진 유리와, 상기 1/4 파장판과, 상기 복굴절판이 접합되어 일체로 구성되고,

   상기 1/4 파장판이 수정 1/4 파장판 또는 수정 위상판일 때는, 상기 제 2 방진 유리와 상기 1/4 파장판, 및 상기 1/4 파장판과 상기 복굴절판은 자외선 경화 접착제로 상호 접합되며,

   상기 1/4 파장판이 상기 1/4 위상차 필름 또는 고분자 액정 필름일 때는, 상기 제 2 방진 유리와 상기 1/4 파장판, 및 상기 1/4 파장판과 상기 복굴절판은 아크릴계의 점착제로 상호 접합되어 있는

   것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.

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