JP2004212652A

JP2004212652A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2004212652A
Application number: JP2002382267A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Michida; 裕樹道田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP3665638B2; CN1512465A; US20040196440A1

Abstract

【課題】表示素子を十分に冷却し、電気ノイズの侵入及び放射を防止する。
【解決手段】投射型表示装置は、Ｂ光、Ｒ光及びＧ光を発生する色光発生部１１，２１，２２，３１，３２と、画像を表示し、前記Ｂ光、Ｒ光及びＧ光を入射する第１〜第３のライトバルブ表示素子８１，８２，８３と、これらライトバルブ表示素子８１，８２，８３からの光を合成する合成プリズム９３を有し、各ライトバルブ表示素子８１，８２，８３を同一平面上に配置し、これらを冷却する共通の放熱部材９１を備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶素子を利用し、反射型液晶素子に光源からの光を入射し、映像信号によって変調された映像光を出射して投射するようにした投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶素子を利用した投射型表示装置（以下プロジェクタと称す）として、例えば特許文献１に記載のものがある。この特許文献１に記載のプロジェクタは、光源からの光をダイクロイックミラーや反射ミラーを用いた光分離手段によってＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の光に分離し、Ｒ，Ｇ，Ｂ光を各色光用偏光ビームスプリッタで反射してＲ，Ｇ，Ｂ用の反射型ライトバルブに入射するようにしている。また、各ライトバルブから反射した映像光は、各偏光ビームスプリッタを透過し、色合成プリズムによって合成され、投射レンズを介して投射されるようにしている。
【０００３】
また、特許文献１では上記の光学素子以外に、ゴースト像の発生を防止するために、戻り光を取り除く素子を備えている。
【０００４】
しかしながら、従来の反射型液晶素子を利用したプロジェクタでは、各液晶素子に入射する光のパワー密度は比較的大きく、特に、大きなスクリーンに画像を投射する場合、液晶素子は高温になる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の液晶素子には個別に１つずつ放熱板を取り付ける必要があり、それぞれの放熱板からの熱を外部に導く手段、例えば通気路を個別に設ける必要がある。
【０００５】
一般にプロジェクタには小型化が求められているので、放熱板や通気路のために十分なスペースを確保することは難しい。即ち、大きな放熱板を設けることができない。従って、十分に液晶素子を冷却することができないので、液晶素子の寿命が短くなる。
【０００６】
また、従来のプロジェクタでは３つの液晶素子が互いに離間して配置されているため、これらの液晶素子はフレキシブルケーブルを介して駆動回路に接続されている。フレキシブルケーブルには外部から電気ノイズが侵入しやすく、外部に電気ノイズを放射しやすいので、極力短くする必要がある。しかしながら、現実的には３つの液晶素子を近接させることは難しいので、フレキシブルケーブルを十分に短くすることができず、電気ノイズの侵入及び放射を十分に小さくすることができないという問題点があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−７５４２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のプロジェクタでは、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の液晶素子それぞれに１つずつ放熱板を取り付ける必要があり、小型化の妨げとなっていた。また、３つの液晶素子が互いに離間して配置されているため、駆動回路に接続されているフレキシブルケーブルが長くなり、外部から電気ノイズが侵入し易いという問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、液晶表示素子を十分に冷却でき、電気ノイズの侵入及び放射を防止できる投射型表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる投射型表示装置は、複数の色光を発生する色光発生部と；画像表示部を有し前記色光発生部からの光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する複数のライトバルブ表示素子を含み、前記複数のライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と；前記複数のライトバルブ表示素子から出射した画像光を合成する色合成手段と；前記複数のライトバルブ表示素子が取り付けられ、これら複数のライトバルブ表示素子からの熱を放散する共通の放熱部材とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係わる投射型表示装置は、複数の色光を発生する色光発生部と；画像表示部を有し前記色光発生部からの光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する複数のライトバルブ表示素子を含み、前記複数のライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と；前記複数のライトバルブ表示素子から出射した画像光を合成する色合成手段と；前記複数のライトバルブ表示素子が取り付けられ、これら複数のライトバルブ表示素子を駆動制御するための回路が形成された基板とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係わる投射型表示装置は、光源と；前記光源からの光を３原色光に分離し、分離した各原色光を１つの光軸と平行に、かつ互いに離れた位置に出射する分光手段と；画像表示部を有し前記分光手段からの原色光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する３つのライトバルブ表示素子を含み、前記各ライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と；前記複数のライトバルブ表示素子からの画像光を合成し、前記光軸と直交する方向に出射する色合成プリズムと；前記分光手段からの原色光を各ライトバルブ表示素子に導くとともに、前記各ライトバルブ表示素子からの出射光を前記色合成プリズムに導くため、前記分光手段と前記各ライトバルブ表示素子との間に配置された複数の偏光ビームスプリッタと；色合成プリズムからの合成光を投射する投射レンズとを具備したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係わる投射型表示装置（以下プロジェクタと称す）を説明する。図１はプロジェクタの概略図である。
【００１４】
図１において、１１は光源（高輝度ランプ）であり、光源１１からの光は、コンデンサレンズ１２、紫外光と赤外光を遮断するフィルタ１３、及び偏光素子１４を通過した後、光軸Ａ上に配置された分光素子２１，２２に入射する。分光素子２１，２２は、ダイクロイックミラーにて構成され、Ｒ，Ｇ，Ｂの光に分光される。
【００１５】
分光素子２１，２２は光Ｂと光Ｒを反射し、光軸Ａに対して直交しかつ反対方向に反射する。また分光素子２１，２２は光Ｇを透過する。分光素子２１，２２にて反射した光Ｂは反射ミラー３１により反射されて光軸Ａとほぼ平行になり、表示素子８１へ向かう。また、光Ｒは反射ミラー３２により反射されて同様に光軸Ａとほぼ平行になり、表示素子８２へ向かう。
【００１６】
一方、分光素子２１，２２を透過したＧ光は、反射ミラー３３によって図１の紙面と直交する方向に反射し、かつ反射ミラー３４によって反射され、光軸Ａとほぼ平行になり表示素子８３へ向かう。この様子を図２（ａ）に示している。
【００１７】
即ち、分光素子２１，２２によって分光されたＲ光、Ｂ光は互いに同一の高さ位置を有し、Ｇ光は反射ミラー３３，３４によって階段状に曲げられ、低い高さ位置を有する。
【００１８】
前記３つの表示素子８１，８２，８３は、反射型ライトバルブを構成する液晶表示素子でなり、図２（ｂ）で示すように各パネル面が同一平面上にある。
【００１９】
表示素子８１には第１の偏光ビームスプリッタ５１が対向配置され、表示素子８２には第２の偏光ビームスプリッタ５２が対向配置され、表示素子８３には第３の偏光ビームスプリッタ５３が対向配置されている。
【００２０】
前記分光素子２１，２２及び反射ミラー３３，３４からの光Ｂ，Ｒ，Ｇは、それぞれレンズ４１，４２，４３を介して、前記偏光ビームスプリッタ５１，５２，５３に入射し、偏光ビームスプリッタ５１，５２，５３は入射した光を透過させる。その後、光Ｂ，Ｒ，Ｇは位相差板６１，６２，６３及び偏光板７１，７２，７３を通過して、画像が表示されている表示素子８１，８２，８３に入射する。
【００２１】
表示素子８１，８２，８３は反射型の液晶素子であるため、入射した光を反射し、画像信号によって変調した画像光を出射する。表示素子８１，８２，８３からの出射光は、再び偏光板７１，７２，７３及び位相差板６１，６２，６３を通過して偏光ビームスプリッタ５１，５２，５３に入射する。
【００２２】
図２（ｂ）は表示素子８１，８２，８３と偏光ビームスプリッタ５１，５２，５３の位置関係を示す斜視図である。図２に示されているように、偏光ビームスプリッタ５１，５２，５３は、三角形状に配置され、偏光ビームスプリッタ５１，５２，５３で囲まれた空間には合成プリズム９３が配置されている。
【００２３】
図２（ｂ）において、表示素子８１側から偏光ビームスプリッタ５１に入射した光Ｂは、偏光ビームスプリッタ５１の内部で合成プリズム９３の方向に反射され、表示素子８２側から偏光ビームスプリッタ５２に入射した光Ｒは、偏光ビームスプリッタ５２の内部で合成プリズム９３の方向に反射され、表示素子８３側から偏光ビームスプリッタ５３に入射した光Ｇも偏光ビームスプリッタ５３の内部で合成プリズム９３の方向に反射される。
【００２４】
また合成プリズム９３に３方向から入射したＲ，Ｇ，Ｂ光は、合成プリズム９３によって色合成され、偏光ビームスプリッタ５３と反対方向に出射する。この合成プリズム９３からの合成光は、投射レンズ１００に入射され、スクリーン（図示せず）へ投射される。
【００２５】
また、表示素子８１，８２，８３は、図１で示すように１つの基板９５に取り付けられ、この基板９５の一方の面９５ａには表示素子８１，８２，８３を駆動制御するための回路が印刷配線されており、配線パターン９２によって各回路と接続されている。
【００２６】
さらに、基板９５の他方の面９５ｂには冷却用部材９１が取り付けられている。冷却用部材９１は、放熱板であり複数のフィンを有し、熱を放散させるようにしている。したがって表示素子８１，８２，８３にて発生した熱は基板９５を介して冷却用部材９１に伝わり、放散させられる。
【００２７】
尚、表示素子８１，８２，８３は、基板９５を介さずに冷却用部材９１に取り付けることもできる。この場合は、表示素子８１，８２，８３を駆動制御する回路は、表示素子８１，８２，８３の近傍に配置され、フラットケーブル等で接続すれば良い。
【００２８】
このように、本発明によれば、３つの表示素子８１，８２，８３を同一平面上に配置することができるため、冷却用の放熱板（冷却用部材９１）を共通に利用でき、従来のように３枚別々の放熱板を設ける必要がない。また、表示素子８１，８２，８３を駆動制御する回路を基板９５に設けることにより、表示素子８１，８２，８３と各回路とを接続するケーブルが不要になるため、電気ノイズの侵入及び放射が起こりにくい構造にすることができる。さらに回路接続のための配線長を短くすることができるため、映像信号をより高速に処理することができる。
【００２９】
また、本発明のプロジェクタでは、図１に示す光学系を光学ボックスに収納し、光学ボックスの入口に光源１１を取付け、出口に投射レンズ１００を取り付けるようにしている。即ち、図３に示すように、光学ボックス２００内に光学系を収納した場合、ほぼ直方体のボックス形状となるため、小型化を図ることができる。
【００３０】
尚、図３において、３００は光源１１を収納するランプボックスであり、光学ボックス２００に連接している。このような光学ボックス２００は、例えば背面投射型プロジェクタに使用することができる。
【００３１】
図４は、背面投射型プロジェクタへの応用例を示す図である。図４において、４００はキャビネットであり、前面部にスクリーン４０１が取り付けられ、このスクリーン４０１に対向して反射ミラー４０２が傾斜して設けられ、光学ボックス２００の投射レンズ１００からの投射光を反射ミラー４０３によって反射して前記反射ミラー４０２に導き、反射ミラー４０２で反射した光をスクリーン４０１の背面に投射するようにしている。
【００３２】
このような背面投射型プロジェクタにおいて、前記光学ボックス２００は、小型であることと、外形状が単純であることから、光学ボックス２００をキャビネット４００内に配置する上で自由度を増すことができる。
【００３３】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
複数の表示素子の冷却構造を共通化することができ、かつ表示素子を駆動制御する回路との接続を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるプロジェクタの主要部の概略図。
【図２】（ａ）は光Ｒ，Ｇ，Ｂの光路を示す図であり、（ｂ）は第１、第２及び第３の表示素子と第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタの位置関係を示す斜視図。
【図３】光学ボックスを示す斜視図。
【図４】光学ボックスが取り付けられた背面投射型プロジェクタの概略図。
【符号の説明】
１１…光源１２…コンデンサレンズ１３…フィルタ１４…偏光素子２１，２２…分光素子３１，３２…反射ミラー３３，３４…反射ミラー４１，４２，４３…レンズ５１…第１の偏光ビームスプリッタ
５２…第２の偏光ビームスプリッタ５３…第３の偏光ビームスプリッタ
６１，６２，６３…位相差板７１，７２，７３…偏光板
８１…第１のライトバルブ表示素子８２…第２のライトバルブ表示素子
８３…第３のライトバルブ表示素子９１…冷却用部材
９２…配線パターン９３…合成プリズム９５…基板
１００…投射レンズ２００…光学ボックス

Claims

複数の色光を発生する色光発生部と、
画像表示部を有し前記色光発生部からの光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する複数のライトバルブ表示素子を含み、前記複数のライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と、
前記複数のライトバルブ表示素子から出射した画像光を合成する色合成手段と、
前記複数のライトバルブ表示素子が取り付けられ、これら複数のライトバルブ表示素子からの熱を放散する共通の放熱部材とを具備したことを特徴とする投射型表示装置。
前記複数のライトバルブ表示素子は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の画像を表示するための反射型液晶素子でなることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
前記放熱部材は、前記複数のライトバルブ表示素子が固定されている固定面を有しており、この固定面と反対の面にフィンを有することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
複数の色光を発生する色光発生部と、
画像表示部を有し前記色光発生部からの光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する複数のライトバルブ表示素子を含み、前記複数のライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と、
前記複数のライトバルブ表示素子から出射した画像光を合成する色合成手段と、
前記複数のライトバルブ表示素子が取り付けられ、これら複数のライトバルブ表示素子を駆動制御するための回路が形成された基板とを具備したことを特徴とする投射型表示装置。
前記基板の前記ライトバルブ表示素子が取り付けられた面と反対側の面に熱を放散させる放熱部材を固定したことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
光源と、
前記光源からの光を３原色光に分離し、分離した各原色光を１つの光軸と平行に、かつ互いに離れた位置に出射する分光手段と、
画像表示部を有し前記分光手段からの原色光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する３つのライトバルブ表示素子を含み、前記各ライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と、
前記複数のライトバルブ表示素子からの画像光を合成し、前記光軸と直交する方向に出射する色合成プリズムと、
前記分光手段からの原色光を各ライトバルブ表示素子に導くとともに、前記各ライトバルブ表示素子からの出射光を前記色合成プリズムに導くため、前記分光手段と前記各ライトバルブ表示素子との間に配置された複数の偏光ビームスプリッタと、
色合成プリズムからの合成光を投射する投射レンズと、を具備したことを特徴とする投射型表示装置。
前記３つのライトバルブ表示素子を共通の放熱部材に取り付けたことを特徴とする請求項６記載の投射型表示装置。
前記３つのライトバルブ表示素子を共通の基板に取付け、この基板に前記各ライトバルブ表示素子を駆動制御するための回路を形成したことを特徴とする請求項６記載の投射型表示装置。
前記３つのライトバルブ表示素子は、三角形状を構成するように位置決めされ、これらライトバルブ表示素子に対向して前記分光手段側に前記偏光ビームスプリッタがそれぞれ配置され、これら偏光ビームスプリッタに囲まれる位置に前記光合成プリズムを配置したことを特徴とする請求項６記載の投射型表示装置。
前記分光手段、前記ライトバルブ表示素子、前記偏光ビームスプリッタ、前記光合成プリズム、を含む光学系を光学ボックス内に収納したことを特徴とする請求項６記載の投射型表示装置。