JP2004020603A

JP2004020603A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2004020603A
Application number: JP2002171488A
Authority: JP
Inventors: Yuji Maki; 槙　裕司
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】反射型ライトバルブの表面にゴミが付着することを防止する。
【解決手段】反射型ライトバルブ１０７Ｇの背面を、背面冷却部材１０７Ｇ−３の溝部に固着させ、前面に防塵シート１０８Ｇ−６を介して遮光部材１０８Ｇ−５を配置し、更に、遮光部材１０８Ｇ−５とライトバルブ１０７Ｇからの光が入射する偏光ビームスプリッタ１０６Ｇとの間に防塵カバー１０８Ｇ−３を配置し、ライトバルブ１０７Ｇの前面と偏光ビームスプリッタ１０６Ｇとの間の空間を防塵構造とした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は複数の反射型ライトバルブを使用し、このライトバルブから射出された光を偏光ビームスプリッタ等を構成するプリズム部材に入射させ、このプリズムを経由して投射光学系にて投射する投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置の構成を示す図である。
【０００３】
光源（図示しない）から射出された光源光は平行に配置されたダイクロイックミラー１１，１２によってＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の三原色光に色分解されて、各色毎に配置された偏光ビームスプリッタ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射する。
【０００４】
偏光ビームスプリッタ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射した各色光は偏光分離部で反射されて射出面から射出され、反射型ライトバルブ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂにそれぞれ入射する。
【０００５】
反射型ライトバルブ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂで反射された光は再度偏光ビームスプリッタ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射し、偏光分離部で偏光分離されて変調光だけが取り出され（検光され）てダイクロイックミラー１５，１６に入射する。
【０００６】
ダイクロイックミラー１５，１６に入射した変調光は色合成されて射出される。
【０００７】
合成光は投射レンズ１７に入射し、図示しないスクリーン上にフルカラー投射像が拡大投射される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記投射型表示装置には、反射型ライトバルブ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表面とスクリーン上の投射像とは投射レンズ１７に対して光学的に共役の関係にあるので、ライトバルブ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表面にゴミが付着すると、そのゴミがスクリーン上に像として拡大投射されてしまうという問題があった。
【０００９】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は、反射型ライトバルブの表面にゴミが付着するのを防止することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１記載の発明は、反射型ライトバルブから射出された光をプリズム部材に入射させ、このプリズム部材を経由した光を投射レンズで投射する投射型表示装置において、前記反射型ライトバルブの入射面前面に、このライトバルブの複数の画素が形成する面への光の入射を担保する開口部と、この開口部の外周部に位置し、光を入射させないことを担保する遮光部とを有する遮光部材が配置され、前記プリズム部材の入射面と前記ライトバルブの前面に配置された前面ガラスとの間に形成される空間が防塵カバーで囲まれて密閉された防塵空間であって、前記遮光部材の遮光部と前記前面ガラスの外周部との間に防塵シートが挟み込まれ、前記遮光部材の前記防塵シートが当接する面の反対側の面に前記防塵カバーの一端が当接し、前記プリズム部材の入射面に前記防塵カバーの他端が当接していることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の投射型表示装置において、前記ライトバルブは冷却用基板の溝部に配置されており、前記遮光部材が前記冷却用基板に取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の投射型表示装置において、前記遮光部材と前記冷却用基板とをライトバルブホルダー部材に取り付け、前記プリズム部材をプリズム部材固定板部材に取り付け、前記ライトバルブホルダー部材を前記プリズム部材固定板部材に取り付けることによって、前記プリズム部材と前記ライトバルブとを一体化させたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図４はこの発明の一実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す図である。
【００１４】
ランプと放物面鏡等の凹面鏡とからなる光源１０１から射出された光源光はＢ（青）光反射ダイクロイックミラー１０２Ｂと、Ｒ光、Ｇ光を反射するダイクロイックミラー１０２ＲＧとを互いに直交するようにＸ型に配置したクロスダイクロイックミラー１０２に入射し、互いに反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とに色分解される。
【００１５】
色分解されたＢ光は折り曲げミラー１０３で進行方向を変えて進行し、Ｂ光用偏光ビームスプリッタ（プリズム部材）１０６Ｂに入射する。Ｒ光とＧ光との混合光は折り曲げミラー１０４で進行方向を変えてＧ光反射ダイクロイックミラー１０５に入射し、ダイクロイックミラー１０５を透過するＲ光と反射するＧ光とに色分解され、Ｒ光は偏光ビームスプリッタ（プリズム部材）１０６Ｒに、Ｇ光は偏光ビームスプリッタ（プリズム部材）１０６Ｇにそれぞれ入射する。
【００１６】
各色光用に配置された偏光ビームスプリッタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂに入射した各色光は偏光分離部で反射されて射出面から射出され、射出面近傍に配置された反射型ライトバルブ１０７Ｂ、１０７Ｒ、１０７Ｇにそれぞれ入射する。
【００１７】
ライトバルブ１０７Ｂ、１０７Ｒ、１０７Ｇで反射された光は再度偏光ビームスプリッタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂに入射し、偏光分離部によって変調光と非変調光とに偏光分離される。
【００１８】
変調光を取り出し（検光し）、検光光を色合成を行うクロスダイクロイックプリズム１０９にそれぞれ異なる入射面から入射させる。
【００１９】
クロスダイクロイックプリズム１０９に入射したＢ光はＢ光反射ダイクロイック膜１０９Ｂで反射され、Ｒ光はＲ光反射ダイクロイック膜１０９Ｒで反射され、Ｇ光は両膜１０９Ｂ、１０９Ｒを透過し、色合成されて射出面から射出される。
【００２０】
合成光が投射レンズ１１１に入射し、図示しないスクリーン上にフルカラー像が投射される。
【００２１】
なお、偏光ビームスプリッタ１０６Ｒとライトバルブ１０７Ｂとは後述する防塵一体化部材１０８Ｒ（図４は簡略化して示されている）によって一体化されている。
【００２２】
また、偏光ビームスプリッタ１０６Ｇとライトバルブ１０７Ｒとは後述する防塵一体化部材１０８Ｇ（図４は簡略化して示されている）によって一体化されている。
【００２３】
更に、偏光ビームスプリッタ１０６Ｂとライトバルブ１０７Ｇとは後述する防塵一体化部材１０８Ｂ（図４は簡略化して示されている）によって一体化されている。
【００２４】
ここで、上記防塵一体化部材１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂを用いた偏光ビームスプリッタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂとライトバルブ１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂとの一体化構造について図１〜図３を用いて説明する。なお、以下の説明では防塵一体化部材１０８Ｇを一例として説明しているが、防塵一体化部材１０８Ｒや防塵一体化部材１０８Ｂも防塵一体化部材１０８Ｇと同様の構成である。
【００２５】
図１は防塵一体化部材を説明する断面図、図２は図１の分解斜視図、図３は図２のＡ矢視方向から見た分解斜視図である。
【００２６】
まず、この実施形態にて使用する反射型ライトバルブ１０７Ｇの構造を説明する。
【００２７】
ライトバルブ１０７Ｇは背面冷却部材（冷却用基板）１０７Ｇ−３の溝部に配置されており、前面ガラス１０７Ｇ−１とシリコン基板１０７Ｇ−２とを備えている。なお、図示は省略されているが、シリコン基板１０７Ｇ−２上には各画素毎に配置されたＴＦＴ（Ｔｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、ＴＦＴからの電圧を液晶層に印加するための各画素を定義する電極を構成する反射板と、液晶層とを有する。液晶層はシリコン基板１０７Ｇ−２上の反射板と導電体膜を形成した前面ガラス１０７Ｇ−１の導電体膜との間に注入配置されている。画像信号によって選択された画素に対応する液晶層にはＴＦＴからの電圧が反射板と前面ガラス１０７Ｇ−１の導電体膜との間の液晶層に印加され、この印加電圧によって液晶層中の液晶分子の配列が変化して、位相板として機能することにより反射型ライトバルブとして機能する。
【００２８】
図１、図３に記載されているように、前面ガラス１０７Ｇ−１はシリコン基板１０７Ｇ−２より大きい。液晶層はシリコン基板１０７Ｇ−２の外周部に形成されてシールド接着部材によって前面ガラス１０７Ｇ−１に固着されている。この構成によって、前面ガラス１０７Ｇ−１のシリコン基板１０７Ｇ−２側面の外周部にはみ出し部が形成される。
【００２９】
シリコン基板１０７Ｇ−２の裏側（背面部）には熱伝導物質１０７Ｇ−４を介して背面冷却部材１０７Ｇ−３が配置されている。シリコン基板１０７Ｇ−２は背面冷却部材１０７Ｇ−３の溝内に配置されるが、この溝の幅は前面ガラス１０７Ｇ−１の幅より小さく、シリコン基板１０７Ｇ−２よりはみ出した前面ガラス１０７Ｇ−１のはみ出し部が背面冷却部材１０７Ｇ−３の溝の両側に接着剤にて固着されている。冷却基板部材１０７Ｇ−３の背面には放熱用フィンが複数個形成されている。この放熱用フィンに冷却用の風を当てることにより熱伝導物質１０７Ｇ−４を介してライトバルブ１０７Ｇのシリコン基板１０７Ｇ−２が冷却される。
【００３０】
図２を用いて防塵構造を有する偏光ビームスプリッタ１０６Ｇとライトバルブ１０７Ｇとの一体化構造について詳細に説明する。
【００３１】
まず、偏光ビームスプリッタ１０６ＧのＧ光のライトバルブ１０７Ｇへの射出面と直角に当接する上下面に偏光ビームスプリッタ固定板１０８Ｇ−２を取り付ける。偏光ビームスプリッタ固定板１０８Ｇ−２は金属板部材から構成され、中央部に開口部が形成されている。開口部の上下部にはそれぞれ開口部に対して直角に曲げられた偏光ビームスプリッタ１０６Ｇの上下面を挟んで取り付ける取付け部１０８Ｇ−２Ｃ、１０８Ｇ−２Ｄ部が形成されている。また、偏光ビームスプリッタ固定板１０８Ｇ−２の上下部には、後述されるライトバルブ１０７Ｇを取り付けたライトバルブホルダー１０８Ｇ−４に半田付けによって固着される取付け部１０８Ｇ−２Ａ、１０８Ｇ−２Ｂが形成されている。偏光ビースプリッタ固定板１０８Ｇ−２の偏光ビームスプリッタ取付け部１０８Ｇ−２Ｃ、１０８Ｇ−２Ｄで偏光ビームスプリッタ１０６Ｇの上下面を挟み込み、接着剤にて固着する。
【００３２】
次に、反射型ライトバルブ１０７Ｇの取付けについて説明する。
【００３３】
ライトバルブ１０７Ｇは金属板部材から構成されるライトバルブホルダー１０８Ｇ−４に固定される。その際、ライトバルブ１０７Ｇとライトバルブホルダー１０８Ｇ−４との間に遮光部材１０８Ｇ−５、防塵シート１０８Ｇ−６を挟み込む。
【００３４】
防塵シート１０８Ｇ−６はライトバルブ１０７Ｇの前面ガラス１０７Ｇ−１の前面部（入射面部）の外周部に当接するように枠形状に形成されている（図３参照）。前面ガラス１０７Ｇ−１の前面に防塵シート１０８Ｇ−６を当接した状態で、防塵シート１０８Ｇ−６に遮光部材１０８Ｇ−５を当接させる。遮光部材１０８Ｇ−５は取付け穴と後述するライトバルブホルダー１０８Ｇ−４の取付け穴とを介して挿入されるねじによってライトバルブ１０７Ｇの背面冷却基板１０７Ｇ−３の前面部に固定される。
【００３５】
遮光部材１０８Ｇ−５は平板部の中央部に開口を有する金属板部材から構成されている。平板部の四隅部はそれぞれ開口部の外周部を形成する面に対してそれぞれ同一方向に直角に曲げられ、更にその４ヶ所の先端部は開口の外周部と平行に曲げられている。先端部には前述した取付け穴が形成されている。
【００３６】
この遮光部材１０８Ｇ−５の開口部の外周部（平板部）は防塵シート１０８Ｇ−６に当接する。
【００３７】
図２に示すように、金属板部材から形成されたライトバルブホルダー１０８Ｇ−４は中央部に遮光部材１０８Ｇ−５の開口部の外周部が挿入できる開口部を有し、この開口部の外周部には遮光部材１０８Ｇ−５とともにライトバルブ１０７Ｇの背面冷却部材１０７Ｇ−３にネジ止めするための取付け穴が形成されている。
【００３８】
また、ライトバルブホルダー１０８Ｇ−４は開口外周部より上下にそれぞれ斜めに開く方向へ延びる部分１０８Ｇ−４Ａ、１０８Ｇ−４Ｂを有している。この部分１０８Ｇ−４Ａ、１０８Ｇ−４Ｂは偏光ビームスプリッタ固定板１０８Ｇ−２に半田付けで固着される。ライトバルブ１０７Ｇを取り付けたライトバルブホルダー１０８Ｇ−４は偏光ビームスプリッタ固定板１０８Ｇ−２に防塵カバー１０８Ｇ−３を挟んで半田付けによって取り付けられる。その際、防塵カバー１０８Ｇ−３の一方の端は偏光ビームスプリッタ１０６Ｇの射出（入射）面に、他方の端は遮光部材１０８Ｇ−５の開口部の外周部にそれぞれ当接する。そのため、防塵シート１０８Ｇ−６と偏光ビームスプリッタ１０６Ｇとの間には防塵カバー１０８Ｇ−３によって防塵空間が確保される。
【００３９】
ここで、遮光部材１０８Ｇ−５の機能について説明する。
【００４０】
遮光部材１０８Ｇ−５の開口部はライトバルブ１０７Ｇの複数の画素が形成する平面への光の入射を担保するために形成されており、その開口部の外周部は、画素が形成する平面の外周部への光の入射を防ぐ遮光部として機能する。この遮光部材１０８Ｇ−５がない場合、照明誤差により、ライトバルブ１０７Ｇの画素が形成する平面より外側に照明されることとなり、外周部に入射した光がシリコン基板によって反射されて進行し、スクリーンの画面の外側に像を形成してしまうという問題と、外周部に入射された光によりライトバルブ１０７Ｇ自体が発熱し、この発熱によってライトバルブ１０７Ｇの機能を低下させてしまうという問題が発生する。これらの問題を防止するため、この遮光部材１０８Ｇ−５は配置されるのである。
【００４１】
以上の構成とすることにより、偏光ビームスプリッタ１０６Ｇの射出面と反射型ライトバルブ１０７Ｇの前面ガラス１０７Ｇ−１との間の空間は防塵された空間として確保されることとなる。仮に、遮光部材１０８Ｇ−５と防塵シート１０８Ｇ−６とを使用せず、防塵カバー１０８Ｇ−３の端面を直接ライトバルブ１０７Ｇの前面ガラス１０７Ｇ−１に当接させる構成とすると、画素が構成する平面の外周部に光が入射することになり、上記問題が生じることになる。また、防塵シート１０８Ｇ−６だけを使用しない構成とすると、ライトバルブ１０７Ｇは溝部を有する背面冷却基板１０７Ｇ−３の溝部に配置されているので、この溝部を経由して外部からゴミが入ってしまい、ライトバルブ１０７Ｇの前面ガラス１０７Ｇ−１は防塵機能を有する空間に配置されないことになる。
【００４２】
この実施形態によれば、反射型ライトバルブ１０７Ｇの背面を、背面冷却部材１０７Ｇ−３の溝部に固着させ、前面に防塵シート１０８Ｇ−６を介して遮光部材１０８Ｇ−５を配置し、更に、遮光部材１０８Ｇ−５とライトバルブ１０７Ｇからの光が入射する偏光ビームスプリッタ１０６Ｇとの間に防塵カバー１０８Ｇ−３を配置することにより、ライトバルブ１０７Ｇの前面と偏光ビームスプリッタ１０６Ｇとの間の空間を防塵構造とすることができるため、ライトバルブ１０７Ｇの前面にゴミが付着することを防止できる。
【００４３】
また、ライトバルブ１０７Ｇの背面に配置した背面冷却部材１０７Ｇ−３を冷却することによりライトバルブ１０７Ｇを冷却することが可能であり、また、遮光部材１０８Ｇ−５によって画素が形成する面の外周部への光の入射を防止することが可能となるため、スクリーン上にはゴミの像を含まないコントラストの良好な投射像を投射することができる。
【００４４】
なお、この発明に係るライトバルブの冷却方法は図４に記載の投射型表示装置に限定されない。
【００４５】
図５は他の投射型表示装置の構成を示す図である。
【００４６】
この投射型表示装置は、光源光を偏光ビームスプリッタ２０３に入射させ、偏光分離された一方の偏光をプリズム２０４Ｂ、２０４Ｒ、２０４Ｇと内部に形成された複数のダイクロイック膜とによって構成された色分解合成複合プリズム２０４によってＢ光、Ｇ光、Ｒ光に色分解されて射出させ、反射型ライトバルブ２０５Ｂ、２０５Ｒ、２０５Ｇに入射、変調させて反射射出させ、複合プリズム２０４によって色合成して、合成光を偏光ビームスプリッタ２０３にて検光光を取り出して投射レンズ２０６によって投射させる。
【００４７】
この構成の投射型表示装置の各プリズムとライトバルブとの間の防塵構造にも前述の冷却方法を同様に適用することができ、同様の効果を奏することができる。この場合、偏光ビームスプリッタ固定板１０８Ｇ−２はプリズム固定板に対応することになる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の投射型表示装置によれば、反射型ライトバルブの表面にゴミが付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は防塵一体化部材を説明する断面図である。
【図２】図２は図１の分解斜視図である。
【図３】図３は図２のＡ矢視方向から見た分解斜視図である。
【図４】図４はこの発明の一実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す図である。
【図５】図５は他の投射型表示装置の構成を示す図である。
【図６】図６は従来の反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂ、２０３　偏光ビームスプリッタ（プリズム部材）
１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂ、２０６Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂ　ライトバルブ
１０７Ｇ−１　前面ガラス
１０７Ｇ−３　背面冷却基板（冷却用基板）
１０８Ｇ−２　偏光ビームスプリッタ固定板（プリズム部材固定部材）
１０８Ｇ−３　防塵カバー
１０８Ｇ−４　ライトバルブホルダー
１０８Ｇ−５　遮光部材
１０８Ｇ−６　防塵シート
１１１，２０６　投射レンズ

Claims

反射型ライトバルブから射出された光をプリズム部材に入射させ、このプリズム部材を経由した光を投射レンズで投射する投射型表示装置において、
前記反射型ライトバルブの入射面前面に、このライトバルブの複数の画素が形成する面への光の入射を担保する開口部と、この開口部の外周部に位置し、光を入射させないことを担保する遮光部とを有する遮光部材が配置され、
前記プリズム部材の入射面と前記ライトバルブの前面に配置された前面ガラスとの間に形成される空間が防塵カバーで囲まれて密閉された防塵空間であって、前記遮光部材の遮光部と前記前面ガラスの外周部との間に防塵シートが挟み込まれ、前記遮光部材の前記防塵シートが当接する面の反対側の面に前記防塵カバーの一端が当接し、前記プリズム部材の入射面に前記防塵カバーの他端が当接していることを特徴とする投射型表示装置。
前記ライトバルブは冷却用基板の溝部に配置されており、
前記遮光部材が前記冷却用基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
前記遮光部材と前記冷却用基板とをライトバルブホルダー部材に取り付け、
前記プリズム部材をプリズム部材固定板部材に取り付け、
前記ライトバルブホルダー部材を前記プリズム部材固定板部材に取り付けることによって、前記プリズム部材と前記ライトバルブとを一体化させたことを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。