CN1360218A - 投射型显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供可减少偏振片的热吸收的投射型显示装置。在本发明的投射型显示装置中,偏振光分离体通过透过由色合成电路已生成的合成光中包含的、由偏振电路在一个方向上施行了偏振的第1光且反射由上述偏振电路在另一个方向上施行了偏振的第2光,使上述第1光从上述第2光分离出来。

Description

投射型显示装置

技术领域

本发明涉及使用了液晶面板的投射型显示装置，特别是涉及在液晶面板的射出侧设置了偏振光分离体的液晶投影仪。

背景技术

在作为这种投射型显示装置的一例的液晶投影仪中，如图15中所示，具有：射出白色光的光源302；使来自该光源302的白色光大体为平行的反射镜301；使来自反射镜301的反射光中的例如S波透过的入射侧偏振片303；根据图像信号对透过了入射侧偏振片303的S波进行调制的透射型液晶面板304；配置在液晶面板304的射出侧、从该液晶面板304的透过光中只使任意的偏振光分量(例如S波)透过的射出侧偏振片305；使射出侧偏振片305的透过光放大并投射到屏幕上的投射透镜306；以及冷却入射侧偏振片303、液晶面板304、射出侧偏振片305用的冷却风扇307。

在上述那样的结构的液晶投影仪300中，如果S波从入射侧偏振片303透过，则用液晶面板304进行例如在黑的区域中将S波变换为P波、在白的区域中透过S波的调制。一方的已被变换的P波被射出侧偏振片305隔断，输出黑，另一方的S波透过，输出白。

但是，在上述那样的现有的结构的液晶投影仪300中，因为其偏振度高，由于射出侧偏振片305是吸收型的偏振片，故如果吸收了与在输出黑的情况下透过的偏振光分量(例如S波)正交的偏振光分量(例如P波)，则产生了热。特别是，伴随液晶投影仪的高亮度化，由于光量增大，故在以黑输出全部的区域那样的状态下，存在吸收型的偏振片烧毁的可能性。

再者，因为这样的偏振片的加热使偏振片中包含的碘那样的材料无谓地蒸发，故偏振片变得不均匀，成为引起对比度下降、颜色不匀和偏振片本身的寿命短的原因。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供可减少偏振片的热吸收的投射型显示装置。

为了达到上述目的，本发明的第1方面所述的投射型显示装置的特征在于包含：偏振电路，对于使光投射到被投射体上的光源发射之光，在至少一个方向和该一个方向以外的另一个方向上施行偏振；色分离电路，使由上述偏振电路施行了偏振的上述光分离为多种颜色；多个液晶面板，对由上述色分离电路分离了的上述多种颜色分别施行调制；色合成电路，通过合成由上述多个液晶面板施行了调制的上述多种颜色，生成包含该多种颜色的合成光；偏振光分离体，通过透过由上述色合成电路已生成的上述合成光中包含的、由上述偏振电路在上述一个方向上施行了偏振的第1光且反射由上述偏振电路在上述另一个方向上施行了偏振的第2光，使上述第1光与上述第2光分离开来；以及投射电路，使由上述偏振光分离体分离了的上述第1光投射到上述被投射体上。

再者，希望将上述偏振光分离体配置成使得与由上述色合成电路已生成的上述合成光的行进方向垂直的面和上述合成光入射到上述偏振光分离体上的该偏振光分离体的面构成的角、即上述偏振光分离体的倾斜角，成为与比由规定该偏振光分离体的倾斜角与由上述偏振光分离体得到的上述第1光和上述第2光分离的程度、即对比度值的关系的上述偏振光分离体的特性确定的、上述倾斜角为零度时的对比度值大的对比度值对应的角度。

附图说明

图1是示出本发明的投射型显示装置的一实施例的结构的一例的说明图。

图2是示出图1的投射型显示装置的一部分的侧面图。

图3是示出图1的投射型显示装置的反射型偏振片的透射率-倾斜角特性的特性图。

图4是示出图1的投射型显示装置的反射型偏振片的偏振度-倾斜角特性的特性图。

图5是示出图1的投射型显示装置的反射型偏振片的对比度-倾斜角特性的特性图。

图6是说明反射型偏振片的倾斜角的下限用的说明图。

图7是说明反射型偏振片的倾斜角的下限用的说明图。

图8是示出本发明的投射型显示装置的另一实施例的结构的一例的概略侧面图。

图9是说明反射型偏振片的倾斜角的下限用的说明图。

图10是示出本发明的投射型显示装置的另一实施例的结构的一例的概略侧面图。

图11是说明反射型偏振片的倾斜角的下限用的说明图。

图12是说明反射型偏振片的倾斜角的下限用的说明图。

图13是示出本发明的投射型显示装置的另一实施例的结构的一例的概略侧面图。

图14是示出本发明的投射型显示装置的另一实施例的结构的一例的概略侧面图。

图15是示出现有的投射型显示装置的结构的一例的概略说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，具体地说明本发明的优选实施例的一例。

[第1实施例]

(整体结构)

首先，参照图1，说明作为本发明的投射型显示装置的一例的液晶投影仪的整体的概略结构。图1是示出本例的液晶投影仪的说明图。

如图1中所示，本例的液晶投影仪1包含下述部分：光源灯10；作为色分离电路(色分离光学系统)的分色镜22、24，对来自光源灯10的光进行分光，使其成为分离成多种不同的颜色(R、G、B)的状态；配置在光源灯10与分色镜22之间的、使照度分布变得均匀的积分器12；作为使不确定的偏振光变换为1种偏振光用的偏振光变换电路的偏振光变换系统14；作为使来自偏振光变换系统14的光束缩小并反射的光学系统的反射镜20；对由分色镜22、24分光后的各个分色光(R、G、B)进行强度调制的各液晶面板42(42R、42G、42B)；配置在分色镜22与液晶面板42R之间的反射用的反射镜26；配置在各液晶面板42(42R、42G、42B)的入射侧的聚光透镜41(41R、41G、41B)；作为合成被各液晶面板42(42R、42G、42B)进行了强度调制的各个分色光(R、G、B)的色合成电路的十字形分色棱镜(以下，称为棱镜)50；作为放大并投射由该棱镜50进行了合成的合成光的投射电路的投射透镜(projection lens)70；配置在分色镜24与液晶面板42B之间的、补偿在与其它的2色光之间不同的光路长度的中继光学系统30；以及反射型偏振片60，配置在投射透镜70与棱镜50之间，包含在通过使透过各液晶面板42(42R、42G、42B)的光中的2个正交偏振光P波、S波的某一方的线偏振光(例如S波)透过、使另一方的线偏振光(例如P波)反射来分离2个正交偏振光P波、S波的偏振光分离电路中。

积分器12使从光源灯10的中心侧来的光分散，使周边变得明亮，由2片透镜阵列12a、12b构成。构成第1透镜阵列12a的矩形透镜分割来自光源灯10的光束并进行聚光，导入到第2透镜阵列12b的对应的中继透镜中，形成二次光源像。构成第2透镜阵列12b的中继透镜使第1透镜阵列12a的对应的矩形透镜的像成像在液晶面板42(42R、42G、42B)上。

偏振光变换系统14是使包含P波、S波这两者的光合并为P波或S波的偏振光并只输出某一方的偏振光用的系统。例如以下述形式进行变换，如果反射一方的偏振光P波则P波变为S波、只输出S波。

该偏振光变换系统14包含下述部分：聚光透镜16；以及配置在第2透镜阵列12b与聚光透镜16之间的片状的偏振光束分离器(PBS)阵列15。

在PBS阵列15中，在平行的状态下互不相同地配置了偏振光分离面和反射面，由一个偏振光分离面和一个反射面构成的对的数目与第1透镜阵列12a的列或行的数目相对应。

在成对的状态下形成由偏振光分离在PBS阵列15中形成的二次光源像，把由P偏振光得到的二次光源像与由S偏振光得到的二次光源像在空间上分离开来。

聚光透镜16使通过中继透镜的主光线朝向液晶面板42(42R、42G、42B)的中心方向，使在第1透镜阵列12a上形成的多个矩形透镜的像重叠在液晶面板42上。

中继光学系统30包含下述部分而构成：2片反射镜32、34；以及配置在该反射镜32、34之间的透镜33。

棱镜50是以X字状贴合4个直角状的棱镜构成为大致直方体状的棱镜，如图1中所示，将3个面作为入射各液晶面板42R、42G、42B的射出光的面来使用，将另一个面作为射出合成光的合成光射出面来使用，将剩下的2个面中的某一方的面作为使由后述的反射型偏振片60反射的偏振光例如P波从棱镜50内向外方散逸的射出面来利用。

在使从棱镜50射出的合成光入射的入射面相对于合成光的光路轴以规定的角度倾斜的状态下配置反射型偏振片60。在本例中，由于如后述那样在大致约15度到大致约33度的范围内设置该倾斜角度，故可把反射型偏振片60配置在投射透镜70与棱镜50之间的宽度窄的间隙内。再有，在本例中，为了反射来自3个各液晶面板42的射出光，用1个偏振片60作成了共同的结构。

在具有上述那样的光学系统的结构的液晶投影仪1中，从光源灯10发射的白色光被反射镜20缩小并反射，由2片分色镜22、24分成红(R)、绿(G)、蓝(B)这3原色，照亮对应的各液晶面板42R、42G、42B。

分别用液晶面板42(42R、42G、42B)进行了强度调制的3原色光中，G光以直行方式透过棱镜50，B光由棱镜50内的连结面50M2反射，R光由棱镜50内的连结面50M2反射，由此被棱镜50合成，由投射透镜70放大并投射到屏幕(被投射面)上。

(关于偏振片的配置)

在此，使用图2，说明作为本发明的特征的反射型偏振片的配置结构。图2是抽出对于图1的3片式的液晶投影仪中的至少1种颜色的光学系统并示意性地示出的概略说明图。

在该图中，液晶投影仪1具有：配置在聚光透镜41与液晶面板42之间的入射侧的反射型偏振片43、吸收型偏振片44；以及在棱镜50的合成光的射出侧在相对于光路轴以规定的角度倾斜的状态下配置的射出侧的反射型偏振片60、吸收型偏振片62。再有，入射侧的反射型偏振片43具有与入射侧的吸收型偏振片44相同的透过轴，射出侧的反射型偏振片60具有与射出侧的吸收型偏振片62相同的透过轴。

再有，在本例中，作成了层叠了反射型偏振片60与吸收型偏振片62的结构的偏振片(以下，有时称为层叠品)，作成了使该层叠品以规定的倾斜角度倾斜而配置的结构，但也可只使反射型偏振片60倾斜地配置、吸收型偏振片62不倾斜而直立地设置(相对于光路轴正交)的结构。这是因为直立地设置的情况下的偏振度高。

再者，在本例中，如图2中所示，作成了在随着朝向上方而变宽的方向上倾斜的结构，但倾斜方向不限定于此，也可是在随着朝向下方而变宽的方向上倾斜的结构。

例如用层叠了电介质多层膜的偏振性膜、例如(DBEF；3M公司商品名)、(PCF；日东电工公司商品名)(都是商品名)等来形成反射型偏振片43、60。在该反射型偏振片43、60中，如果将被入射的入射光中的处于偏振面正交的关系的光分别定为P波、S波，则具有某个偏振面的P波(例如在水平方向上振动的偏振光)被反射型偏振片43、60全反射，S波(在垂直方向上振动的偏振光)透过偏振片43、60。

再有，在本例中，由于反射型偏振片60的倾斜角度如后述那样比45度小，故反射光通过棱镜50内而返回。

因此，为了防止在棱镜50中或由棱镜50的面折射而反射的光返回到液晶面板42，如图2中所示，在棱镜50的合成光射出面以外的各面上、作为另一方的线偏振光的透过面安装了使被反射型偏振片60反射的上述另一方的线偏振光P波透过的透过构件(敷层材料)即AR(防反射)敷层52。在对棱镜50的表面进行了研磨后，通过安装来形成AR敷层52。由此，可消除在棱镜50的面上的反射。

AR敷层(防反射敷层)52的材料例如用电介质的多层膜来形成。在此，至少在面对液晶面板42的棱镜的面和上下的任一方的面的合计4个面上安装AR敷层52。再有，关于光不通过的另一方的面，也可不安装。

由反射型偏振片60反射的光从棱镜50的合成光射出面进入中间，从棱镜50的AR敷层52透过。

(透过率-倾斜角特性)

在此，本发明人等对于粘合反射型偏振片60、吸收型偏振片62并层叠了的偏振片(层叠品)使其角度变化，分别测定了此时的偏振度、透过率和对比度。在此，所谓对比度，是例如包含上述偏振片分离光的分离的程度的概念。

在此，所谓透过率，表示光的能透过的比例，此外，所谓偏振度，表示P波与S波的能分离的比例。

本发明人等分别研究了在透过轴周围使其倾斜的情况和在与透过轴正交的吸收轴(反射轴)的周围倾斜的情况。其结果，例如图3中所示，在透过率-倾斜角特性中，在透过轴周围使(吸收型)偏振片倾斜的情况、在透过轴周围使(作为反射型偏振片的)DBEF倾斜的情况、(以下，在图3～图5的说明中，「偏振片」表示吸收型的偏振片，「DBEF」表示反射型的偏振片)、在透过轴周围使层叠品倾斜的情况下，如B1、C1、A1中所示，随倾斜角变大，透过率下降，另一方面，在吸收轴周围使偏振片倾斜的情况、在反射轴周围使DBEF倾斜的情况、在吸收轴周围使层叠品倾斜的情况下，如B2、C2、A2中所示，随倾斜角变大，透过率上升。

再有，不管倾斜角度如何，作为整体来说，透过率按DBEF、偏振片、层叠品的顺序变低。

从以上所述可知，对于偏振片、DBEF、层叠品，如果在透过轴周围使其倾斜，则随倾斜角变大，透过率下降，但如果在吸收轴(反射轴)周围使其倾斜，则虽然产生测定器的误差，但透过率也上升。

(偏振度-倾斜角特性)

其次，关于这6种类型，如果验证偏振度-倾斜角特性，则可得到图4中示出的结果。即，关于层叠品的透过轴周围A1、层叠品的吸收轴周围A2、偏振片透过轴周围B1、偏振片吸收轴周围B2，在约30度左右之前，偏振度在99.9％以上，大致为恒定，如果超过约30度，则偏振度稍微降低。

另一方面，关于DBEF，对于透过轴周围、吸收轴(反射轴)周围这两者，都如C1、C2中所示，在约15度之前，偏振度上升，在约15度～约30度之前，偏振度稍微下降，在约30度以上，偏振度上升。

(对比度-倾斜角特性)

再者，如果对于上述6种类型中的除DBEF外的4种类型分别验证对比度-倾斜角特性，则可得到图5中示出的结果。即，在使偏振片在透过轴周围倾斜的情况B1、在使偏振片在吸收轴周围倾斜的情况B2、在使层叠品在透过轴周围倾斜的情况A1下，分别随倾斜角变大，对比度从400起缓慢地下降，但只在使层叠品在吸收轴周围倾斜的情况A2下，成为在倾斜角为30度以下的区域中对比度比400稍大、在上述区域以后对比度平缓地下降的特性。

再有，由于DBEF、PCF等的反射型偏振片的对比度性能低，故在DBEF的单独使用的情况下，对比度很低，此外，在单独使用反射型偏振片的情况下，由于对比度也下降到97～98％以下，故不能单独使用这些偏振片。

在此，关于对比度，假定存在某个恒定的漏泄光，将与其垂直的情况作为基点来计算，在图5中，该基点的值(本发明的第1对比度值)例如成为对比度为400的值的场所。

而且，如果在吸收轴周围使层叠品倾斜，则如A2中所示，成为在约5度至32～35度之间比基点大的对比度(本发明的第2对比度)。

因而，与例如在约45度下使用吸收型偏振片的情况相比，可提供特性良好的对比度的液晶投影仪。

但是，在0度下垂直地直立的情况下，在黑显示的情况下，反射光返回到液晶面板42上，由于液晶中蓄积的电荷通过晶体管导通而发生漏泄电流，因而是不好的。所以，倾斜角度最好是反射光不返回到液晶面板42上的角度。

在本例中，最好是15度至30度的倾斜，放倒方向最好以DBEF的吸收轴、偏振片的吸收轴为中心来放倒。将液晶面板42形成为横长状。因此，与在左右使其倾斜相比，在上下使其倾斜的做法其倾斜角度可较浅。

从以上所述可知，关于上限值(本发明的第2角度)，在对比度倾斜角特性中，最好至少比对比度值成为规定的值以下的角度大。具体地说，在图5中示出的特性图中，最好定为曲线A2的对比度值为400以下的33～35度左右的倾斜角度。再者，从图5中的曲线A2的开始下降的角度、图4的偏振度高的角度等的观点来看，较为理想的是约30度以下，再者，定为约15度至约30度的倾斜角度则更为理想。再有，作为所使用的偏振片的种类，如图3的A2中所示，在吸收轴周围使透过率随倾斜角的扩大而上升的层叠品倾斜的种类较好。

(关于倾斜角度的下限值)

其次，关于下限值(本发明的第1角度)，使用图6和图7来说明。该下限值，从原则上说，最好是被反射型偏振片60反射的反射光经上述棱镜50不返回到液晶面板42(42G)的角度。

例如，成为图7中示出的那样的、在由与棱镜50相同的构件形成的构件80内配置了偏振光分离体中包含的反射型偏振片60(及吸收型偏振片62)的情况下被反射型偏振片60反射的反射光到达棱镜50的顶点0那样的倾斜角θ。

即，如果假定在棱镜50中没有反射光的折射、折射角为0度，则相对于反射型偏振片60的法线方向，入射角度与反射角度相等，理论上的下限值为22.5度。

但是，在此，本发明人等利用以下的条件，在实验上计算了更为理想的倾斜角θ。例如，在将棱镜50的大小定为40×40×40mm，将液晶面板42的大小定为1.3英寸的28×21mm(宽高比4∶3)，将周边的间隙定为5.0mm的情况下，判明了倾斜角θ＝16.1度。

因而，在图7中示出的那样的结构的情况下，反射型偏振片60的倾斜角最好是至少不比约16.1度小的角度。

但是，在上述的条件中，在周边的最低间隙小的情况下，倾斜角θ可进一步变小，倾斜角θ＝15度左右也没有关系。

再有，在未形成图7中示出的那样的玻璃构件的情况、即图6那样的通常的例子那样的情况下，由于反射光在入射到棱镜50上时例如在P点处折射，故使上述角度θ增加折射角度这多出来的部分即可。例如，将比所折射的波长最短的紫外光的折射角度大的角度作为增加部分加到上述倾斜角度的下限值上即可。如果假定将该增加部分的角度定为α度，则作为15度左右+α的情况、16.1度+α的情况、22.5度+α的情况等来导出下限值。

作为下限值，在有玻璃构件的情况下，可举出作为最低间隙小的情况的15度左右的情况、作为最低间隙为上述条件下的情况的16.1度的情况和理论上计算出的22.5度的情况。

另一方面，在没有玻璃构件的情况下，鉴于上述的折射角，可举出作为周边的最低间隙小的情况的15度左右+α的情况、作为最低间隙为上述条件下的情况的16.1度+α的情况和理论上计算出的22.5度+α的情况。

如上所述，通过作成在与棱镜50相同的材料(光学玻璃)的玻璃构件80内配置反射型偏振片60或用2个玻璃构件夹住反射型偏振片60的结构，如图6中所示，与单单使反射型偏振片60具有倾斜角来配置的情况相比，由于没有从空气中入射到棱镜50上时发生折射的情况，故可将倾斜角θ的下限值设定为小的值。由此，可进一步使投射透镜70与棱镜50间的距离接近，可构成更加明亮的液晶投影仪。

从以上所述可知，作为反射型偏振片60的倾斜角度，在配置玻璃构件80的情况下，按较为理想的顺序，为22.5度～30度左右、16.1度～30度左右、15度左右～30度左右、22.5度～33度左右、16.1度～33度左右、15度左右～33度左右、22.5度～35度左右、16.1度～35度左右、15度左右～35度左右。

此外，在不配置玻璃构件80的情况下，按较为理想的顺序，为22.5度+α～30度左右、16.1度+α～30度左右、15度左右+α～30度左右、22.5度+α～33度左右、16.1度+α～33度左右、15度左右+α～33度左右、22.5度+α～35度左右、16.1度+α～35度左右、15度左右+α～35度左右。

(关于作用)

其次，关于图2中示出的至少1种液晶面板，说明上述那样的结构的液晶投影仪的作用。

在上述那样构成的液晶投影仪1中，透过了聚光透镜41的P波例如被入射侧的反射型偏振片43反射。由此，在吸收型偏振片44中可不吸收上述被反射部分的偏振光，可防止吸收型偏振片44的加热。

另一方面，透过了聚光透镜41的S波透过反射型偏振片43、吸收型偏振片44，在液晶面板42中根据图像信号被调制。在此，在液晶面板42为黑的区域中，在S波通过液晶面板42的期间内，产生向列液晶的复折射效应其偏振面被旋转90度，从液晶面板42射出S波的偏振面被旋转了90度(正交变换)的P波。另一方面，在液晶面板42为白的区域中，S波的偏振面直接行进，从液晶面板42射出S波。

如上所述，从液晶面板42射出的S波透过棱镜50内、在透过了反射型偏振片60和吸收型偏振片62后，由投射透镜70投影到屏幕上。

另一方面，从液晶面板42射出的P波透过棱镜50内，被反射型偏振片60反射到光路外。

因而，由于一方的偏振光被反射型偏振片60反射到光路外，故几乎没有被射出侧的吸收型偏振片62吸收的光，可防止射出侧的吸收型偏振片的加热。

在此，在本例中，如上述那样，至少以约15度～35度左右的倾斜角度配置反射型偏振片60。

通过作成这样的范围的倾斜角度，首先，如上述图5的对比度-倾斜角特性的特性图中所示，可提供具有高的对比度的液晶投影仪。而且，如上述图4的偏振度-倾斜角特性图中所示，可维持高的偏振度，另外，如图3的透过率-倾斜角特性图中所示，可维持高的透过率。

此外，即使是接近于上限值的倾斜角度，因为由此得到的反射型偏振片60的占有宽度是较短的距离，故可缩短液晶面板42与投射透镜70之间的距离。例如，由于在约15度左右至35度左右之间在棱镜50的上下方向上使其倾斜即可，故最大约0.5pass即可。在此，所谓pass，指的是将投射透镜70与液晶面板42的距离作为1个单位时的距离。此外，一般来说，投射透镜70与液晶面板42的距离越宽，液晶投影仪1的投射像越暗，相反，投射透镜70与液晶面板42的距离越小，越能构成明亮的液晶投影仪，但在本例中，因为可将上述距离形成得小，故可构成投射像明亮的液晶投影仪。特别是，在图1中示出那样的3片式的液晶投影仪1中，因为可利用在液晶面板42与投射透镜70之间形成的迄今为止就有的间隙来配置，故不需要新设置反射型偏振片60专用的占有区域，可谋求偏振片安装时的装置面积的小型化。

再者，在以接近于下限值的约15度左右的倾斜角度来配置反射型偏振片60的情况下，被反射型偏振片60反射的反射光(返回光)一度透过棱镜50内，从棱镜50的上表面(反射光射出面)向外射出。在此，由于在上表面(反射光射出面)上配置了AR敷层52，故可防止透过棱镜50内的反射光(返回光)被上述上表面反射的情况，能向外透过，因此，不仅可防止在反射型偏振片60上的反射光、而可防止在上表面(反射光射出面)的反射光成为返回光而返回到液晶面板42上，可防止液晶面板42的错误工作的发生。

再有，如上所述，如图7中所示，在与棱镜50大致相同的材料的玻璃构件80内安装了反射型偏振片60(和吸收型偏振片62)的情况下，上述下限值为15度左右，但在没有形成玻璃构件80的图6的情况下，由于反射光在入射到棱镜50的入射面上发生折射，故必须加上多出来的折射角度部分的角度α，但该角度α比所折射的波长最短的紫外光的折射角度大即可。

如上所述，按照本实施例，在以往如果显示全黑则配置在射出侧的吸收型偏振片变热而烧毁，但在本例中，由于使用射出侧的反射型偏振片来反射应被吸收型偏振片吸收的光，故可谋求防止烧毁。由此，可放松对冷却的要求，同时可降低冷却风扇的输出，可谋求小型化、降低噪声。再者，可减轻射出侧的吸收型偏振片的热负担，可实现长寿命化。

再者，因为可将偏振片的倾斜角度的较为理想的倾斜范围设定为上述那样的比较窄的角度的范围内，故也可将投射透镜与液晶面板的距离形成得短，可构成明亮的液晶投影仪。另外，利用上述的角度和AR敷层，可防止被偏振片或棱镜反射的返回光入射到液晶面板上。

再者，除了因上述角度导致的层叠品本身的高对比度性能外，由于在液晶面板的入射侧和射出侧使用了偏振片，故与不使用偏振片的情况下相比，可使对比度提高。

[第2实施例]

其次，参照图8说明本发明的第2实施例。再有，以下，关于上述第1实施例的实质上相同的结构，省略其说明，只叙述不同的部分。图8是示出本例的液晶投影仪的概略说明图。

在上述第1实施例中，作成了使反射型偏振片的上下方向上的占有长度与棱镜的上下方向的长度相同的结构，但在本例的液晶投影仪的反射型偏振片中，使用了相对于棱镜的上下方向的长度短的占有长度的反射型偏振片。

如图8中所示，本例的液晶投影仪100中，除了与上述第1实施例共同的结构外，还包含反射型偏振片110和具有与该反射型偏振片110相同的透过轴的吸收型偏振片112，其中，上述反射型偏振片110以比棱镜50的宽度(高度)Z1短的占有高度Z2形成，被包含在以倾斜角度θ2倾斜的偏振光分离体中。

在此，在棱镜50的侧端部区域ZP、ZP处比较容易显现因制造时引起的光学的不均匀性。因此，在本例中，通过避开该侧端部区域ZP、ZP的使用，可维持光学的均匀性。

即，以除了棱镜50的侧端部区域ZP、ZP的图8中示出那样的占有高度Z2来形成并配置反射型偏振片110和吸收型偏振片112的设置区域。

此时，倾斜角度θ2与上述第1实施例相同，在上限值方面没有变更，但关于下限值必须进行若干校正。

即，必须以占有高度变短到Z2的部分在上述第1实施例的下限值中减去校正角度δ。因而，本例的情况的倾斜角度的下限值(本发明的第4角度)成为间隙小的情况的15度左右-δ、通常的间隙的情况的16.1度-δ。但是，这是在图9中示出那样的用与棱镜50相同的材料形成的玻璃构件120内配置反射型偏振片110(和吸收型偏振片112)、没有在空气中与棱镜50的边界处的折射的情况的条件，在空气中配置反射型偏振片110(和吸收型偏振片112)的情况下，与上述第1实施例相同，使角度α增加折射角度这多出来的部分即可。此时，下限值为15度左右+α-δ、16.1度+α-δ等。

从以上所述可知，作为反射型偏振片110的倾斜角度，在配置玻璃构件120的情况下，按较为理想的顺序，为16.1度-δ～30度左右、15度左右-δ～30度左右、16.1度-δ～33度左右、15度左右-δ～33度左右、16.1度-δ～35度左右、15度左右-δ～35度左右。

此外，在不配置玻璃构件120的情况下，按较为理想的顺序，为16.1度+α-δ～30度左右、15度左右+α-δ～30度左右、16.1度+α-δ～33度左右、15度左右+α-δ～33度左右、16.1度+α-δ～35度左右、15度左右+α-δ～35度左右。

如上所述，按照本实施例，一边可起到与上述第1实施例同样的作用和效果，一边通过不使用因棱镜制造时引起的光学的不均匀性比较容易显现的棱镜的侧端部区域，可构成能维持光学的均匀性的液晶投影仪。

此外，因为可缩短偏振片的占有高度，故与第1实施例相比，可进一步减小倾斜角度，而且，因为也可缩短占有宽度，故可提供更明亮的液晶投影仪。

[第3实施例]

其次，根据图10，说明本发明的第3实施例。图10是示出本例的液晶投影仪的一部分的概略说明图。

在本例的液晶投影仪130中，除了与上述第1实施例共同的结构外，如图10中所示，包含：具有分别相对于光路轴以倾斜角度θ3倾斜的2个入射面(反射面)140a、140b的剖面大致为ㄑ字形状的反射型偏振片141，以便代替上述第1实施例中示出那样的1个平面状的反射型偏振片；以及平面状的吸收型偏振片142。再有，吸收型偏振片142也可同样作成ㄑ字形状。

此时，关于倾斜角度的下限值(本发明的第3角度)，本发明人等在与上述第1实施例相同的条件下进行了研究的结果，判明了倾斜角度θ3＝9.35度。

因而，此时，倾斜角度的下限值，包含尺寸误差和安装误差等，大致为9.35度左右。

但是，这是在图12中示出那样的用与棱镜50相同的材料形成的玻璃构件150内配置反射型偏振片140、没有在空气中与棱镜50的边界处的折射的情况的条件，如图11中示出那样在空气中配置反射型偏振片140的情况下，与上述第1实施例相同，使角度α增加折射角度这多出来的部分即可。此时，下限值为9.35度+α。再有，关于上限值，与上述第1实施例相同，不变更。

从以上所述可知，作为反射型偏振片150的倾斜角度，在配置玻璃构件的情况下，按较为理想的顺序，为9.35度～30度左右、9.35度～33度左右、9.35度～35度左右。

此外，在不配置玻璃构件的情况下，按较为理想的顺序，为9.35度+α～30度左右、9.35度+α～33度左右、9.35度+α～35度左右。

如上所述，按照本实施例，一边可起到与上述第1实施例同样的作用和效果，一边因为与第1、第2实施例相比可进一步缩短投射透镜与液晶面板的距离，故可提供更明亮的、更小的液晶投影仪。

再有，在这样的ㄑ字形状的偏振片中，也可作成第2实施例那样的不形成到棱镜的侧端部区域上的短的偏振片。再者，也可以互不相同的倾斜角度形成ㄑ字形状的上部和下部的各入射面。

[第4实施例]

其次，根据图13，说明本发明的第4实施例。图13是示出本例的液晶投影仪的一部分的概略说明图。

在本例的液晶投影仪160中，除了与上述第1实施例共同的结构外，如图13中所示，弯曲地形成比棱镜50的一边稍长地形成了的反射型偏振片170和吸收型偏振片171，同时配置了对来自该弯曲部的反射光进行聚光、作为吸收光、热的热吸收构件用的光吸收器172。

再有，作为光吸收器172的材料，最好使用硫化铋等。由此，可更有效地进行热的吸收。

通过这样来形成，如果使偏振片弯曲，则由于变成比倾斜地配置的偏振片更窄，故在棱镜50与投射透镜70的宽度窄的间隙内，即使不能实施上述第1实施例那样的倾斜角度，通过进行弯曲，也可使反射光散逸，一边可起到与上述第1实施例同样的作用和效果，一边可进一步缩短棱镜与液晶面板的距离，故可提供更明亮的、可实现小型化的液晶投影仪。

再者，通过使用硫化铋作为光吸收器，可有效地进行热吸收。

再有，在本例中，作成了弯曲反射型偏振片170和吸收型偏振片171这两者的结构，但也可作成只弯曲反射型偏振片170的结构。

[第5实施例]

其次，根据图14，说明本发明的第5实施例。图14是示出本例的液晶投影仪的一部分的概略说明图。

在本例的液晶投影仪180中，除了与上述第1实施例共同的结构外，如图14中所示，包含下述部分：具有分别相对于光路轴发生弯曲的弯曲部的2个入射面(反射面)190a、190b的ㄑ字形状的反射型偏振片190，以便代替上述第1实施例中示出的那样的1个平面状的反射型偏振片；平面状的吸收型偏振片191；以及分别配置在棱镜50的上下位置的外侧的、分别对来自该入射面(反射面)190a、190b的反射光进行聚光而作为吸收光、热用的一对热吸收构件的光吸收器192a、192b。再有，吸收型偏振片191也可同样作成以ㄑ字形状发生弯曲的结构。

按照本例，一边可起到与上述第1实施例同样的作用和效果，一边因为与第4实施例相比可进一步缩短投射透镜与液晶面板的距离，故可提供更明亮的、更小的液晶投影仪。

再有，在这样的ㄑ字形状的偏振片中，也可作成第2实施例那样的不形成到棱镜的侧端部区域上的短的偏振片。

再有，虽然按照几个特定的实施例说明了本发明的装置和方法，但本领域的技术人员可在不脱离本发明的主旨和范围的情况下对本发明的本文中记叙的实施例作各种变形。例如，在上述的各实施例中，作为液晶投影仪举出了3片式的投影仪，但即使是单片式的液晶投影仪，也可应用上述的各实施例。此时，倾斜和弯曲方向不仅是上下方向(在XZ平面中，以X轴为中心的倾斜)，在左右方向(在XZ平面中，以Z轴为中心的倾斜)上也可倾斜和弯曲。再有，因为液晶面板以横长状形成，故以X轴为中心的倾斜更为理想。此外，在图10中示出的例子中，也可以是形成不仅上下方向的2个反射面、而且上下方向和左右方向也分别倾斜的4个反射面的结构。再者，也可以是分别如图14中所示那样使该4个面弯曲的结构。

再者，在图13或图14中示出的结构中，如果没有光返回的情况，则也可将弯曲部分形成为多段。

此外，在上述的例子中，作为分开的构件来形成棱镜和玻璃构件，但也可以是在一体地形成的棱镜的侧部配置偏振光分离体的结构。

再者，不用说也包含上述各实施例相互间和这些实施例与各变形例的组合的例子。

如以上所说明的那样，按照本发明，由于使用射出侧的偏振光分离体来反射应被吸收型偏振片吸收的光，故可谋求防止偏振片的加热和烧毁。由此，可放松对冷却的要求，同时可降低冷却风扇的输出，可谋求小型化、降低噪声。再者，可减轻射出侧的吸收型偏振片的热负担，可实现长寿命化。

再者，因为可将偏振光分离体的倾斜角度的较为理想的倾斜范围设定为比较窄的角度的范围内，故也可将投射透镜与液晶面板的距离形成得短，可构成明亮的液晶投影仪。另外，利用上述的角度和透过构件，可防止被偏振光分离体或色合成电路反射的返回光入射到液晶面板上。

再者，利用因上述角度导致的偏振光分离体本身的高对比度性能，可使对比度提高。

Claims (22)

1.一种投射型显示装置，其特征在于包括：

偏振电路，对于使光投射到被投射体上的光源之光，在至少一个方向和该一个方向以外的另一个方向上施行偏振；

色分离电路，使由上述偏振电路施行了偏振的上述光分离为多种颜色；

多个液晶面板，对由上述色分离电路分离了的上述多种颜色分别施行调制；

色合成电路，通过合成由上述多个液晶面板施行了调制的上述多种颜色，生成包含该多种颜色的合成光；

偏振光分离体，通过透过由上述色合成电路已生成的上述合成光中包含的、由上述偏振电路在上述一个方向上施行了偏振的第1光且反射由上述偏振电路在上述另一个方向上施行了偏振的第2光，使上述第1光与上述第2光分离开来；以及

投射电路，使由上述偏振光分离体分离了的上述第1光投射到上述被投射体上。

2.如权利要求1中所述的投射型显示装置，其特征在于：

这样来配置上述偏振光分离体，使得与由上述色合成电路已生成的上述合成光的行进方向垂直的面和上述合成光入射到上述偏振光分离体上的该偏振光分离体的面构成的角、即上述偏振光分离体的倾斜角，成为与比由规定该偏振光分离体的倾斜角与由上述偏振光分离体得到的上述第1光与上述第2光分离的程度、即对比度值的关系的上述偏振光分离体的特性确定的、上述倾斜角为零度时的对比度值大的对比度值对应的角度。

3.如权利要求2中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体的倾斜角大致为15～35度的范围内。

4.如权利要求1中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体包含以其剖面大致呈ㄑ字状之方式而被配置的、上述合成光入射的多个各入射面。

5.如权利要求4中所述的投射型显示装置，其特征在于：

以在被上述各入射面反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的第3角度、与对应于成为在上述偏振光分离体的对比度倾斜角特性中上述色合成电路的合成光射出面与各入射面成为大致平行的倾斜角时的第1对比度值以上的第2对比度值的第2角度之间的范围的倾斜角度来配置上述偏振光分离体。

6.如权利要求4中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体的各上述入射面分别具有分别发生弯曲以使分别被各上述入射面反射了的各上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的各弯曲部，

还具有分别吸收由分别被各上述弯曲部反射的各上述另一方的偏振光产生的热的各热吸收构件。

7.如权利要求1～3的任一项中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述液晶面板以横长状被形成，

上述偏振光分离体依据朝向与上述液晶面板的短边对应的方向，倾斜到与上述色合成电路的合成光射出面分离开来的方向上。

8.如权利要求1～7的任一项中所述的投射型显示装置，其特征在于：

在上述另一方的偏振光从上述色合成电路内朝向外方射出的射出面上，配置促使被上述偏振光分离体反射了的上述另一方的偏振光通过上述色合成电路内、透射到上述色合成电路的外方的透射构件。

9.如权利要求1～8的任一项中所述的投射型显示装置，其特征在于：

还具有与上述色合成电路的合成光射出面邻接地配置的、用与上述色合成电路相同的材料形成的玻璃构件，

将上述偏振光分离体内置在上述玻璃构件中。

10.如权利要求1～9的任一项中所述的投射型显示装置，其特征在于：

层叠与上述色合成电路相对地配置的反射型的第1偏振构件和与上述投射电路相对地配置的吸收型的第2偏振片并使其一体化来构成上述偏振光分离体。

11.如权利要求1～10的任一项中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述色合成电路至少具有上述另一方的偏振光能从上述色合成电路内朝向外方射出的射出面和与上述射出面对置的面，

在至少除了在上述各面相对的方向上的上述色合成电路的侧端部区域外的长度上，形成上述偏振光分离体。

12.如权利要求11中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体以上述侧端部区域的内侧为基点被倾斜，以在被该偏振光分离体反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的第4角度、与对应于成为在上述偏振光分离体的对比度倾斜角特性中上述色合成电路的合成光射出面与上述偏振光分离体的入射面成为大致平行的倾斜角时的第1对比度值以上的第2对比度值的第2角度之间的范围的倾斜角度被配置。

13.如权利要求1中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体具有发生弯曲以使被该偏振光分离体反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的弯曲部，

还具有吸收由被上述弯曲部反射的上述另一方的偏振光产生的热的热吸收构件。

14.如权利要求13中所述的投射型显示装置，其特征在于：

在上述另一方的偏振光从上述色合成电路内朝向外方射出的射出面上，配置促使被上述偏振光分离体反射了的上述另一方的偏振光通过上述色合成电路内、透射到上述色合成电路的外方的透射构件。

15.如权利要求13或14中所述的投射型显示装置，其特征在于：

还具有与上述色合成电路的合成光射出面邻接地配置的、用与上述色合成电路相同的材料形成的玻璃构件，

将上述偏振光分离体内置在上述玻璃构件中。

16.如权利要求13～15的任一项中所述的投射型显示装置，其特征在于：

层叠与上述色合成电路相对地配置的反射型的第1偏振构件和与上述投射电路相对地配置的吸收型的第2偏振片并使其一体化来构成上述偏振光分离体。

17.如权利要求1中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体使入射面相对于光路轴倾斜，以在被该偏振光分离体反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的第1角度、与对应于成为在上述偏振光分离体的对比度倾斜角特性中上述液晶面板的射出面与上述偏振光分离体的入射面成为大致平行的倾斜角时的第1对比度值以上的第2对比度值的第2角度之间的范围的倾斜角度被配置。

18.如权利要求17中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体以与上述光路轴正交的2个正交方向中的任一方向为轴发生倾斜。

19.如权利要求18中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体分别以上述正交方向中的两者的方向为轴发生倾斜。

20.如权利要求17中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体包含以其剖面大致呈ㄑ字状之方式而被配置的、上述合成光入射的多个各入射面。

21.如权利要求20中所述的投射型显示装置，其特征在于：

上述偏振光分离体的各上述入射面分别具有分别发生弯曲以使分别被各上述入射面反射了的各上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的各弯曲部，

还具有分别吸收由分别被各上述弯曲部反射的各上述另一方的偏振光产生的热的各热吸收构件。

22.如权利要求17～21的任一项中所述的投射型显示装置，其特征在于：

层叠被配置在上述液晶显示面板一侧的反射型的第1偏振构件和与上述投射电路相对地配置的吸收型的第2偏振片并使其一体化来构成上述偏振光分离体。

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