JP2005121895A - 空間光変調パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶パネルを用いて構成される液晶画像表示装置において、スクリーン上における画面表示領域の外側を十分に黒く（暗く）することができる空間光変調パネルを提供する。
【解決手段】 液晶表示素子１５と、この液晶表示素子１５における有効画素領域に対応した開口部２１を有しこの有効画素領域の外側に照射される不要な照明光を開口部２１の縁部分によって遮断する遮光板２２とを備える。遮光板２２は、液晶表示素子１５に対向する側の反対側において、開口部２１の縁部が、開口部２１に向けて液晶表示素子１５に接近する方向のテーパ状となされている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶画像表示装置に用いられる反射型の空間光変調パネルに関する。

従来、画像表示装置として、空間光変調パネルである反射型の液晶パネルを用いて構成された液晶画像表示装置（液晶プロジェクタ）が提案されている。この液晶画像表示装置は、光源が発する照明光をミラー等を経由して液晶パネルに集光してこの液晶パネルを照明し、この液晶パネルにより変調されて反射された変調光を、結像レンズにより、スクリーン上に結像させるように構成されている。すなわち、この液晶画像表示装置においては、液晶パネルにおいて表示される画像が、結像レンズによって拡大されてスクリーン上に投射されることにより、画像表示が行われる。

このような液晶画像表示装置においては、液晶パネルの有効画素領域以外の部分に照明光が照射されると、このような不要光が迷光になって表示画像の品位が損ねられたり、また、余分な発熱が生ずる虞がある。したがって、液晶画像表示装置においては、液晶パネルの有効画素領域以外へ照射される不要な照明光を遮光する必要がある。

そして、このような不要な照明光を遮光するための遮光板を設ける場合において、この遮光板が液晶パネルに接触していると、液晶パネルにおける対向電極基板の温度が上昇してしまい、複屈折が誘起され、黒画面の画面むらが発生する原因となる。

そこで、従来の液晶画像表示装置においては、このような問題を解決するため、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、液晶パネルと遮光板とを、物理的に距離を離して設置するようにしている。

さらに、液晶パネルと遮光板とを単に距離を離して設置しただけでは、液晶パネルと遮光板との間の隙間から塵挨が進入して液晶パネル上に付着してしまい、表示画面の品位を損ねることとなってしまうため、特許文献３に記載されているように、液晶パネルと遮光板との間に、防塵性及び伸縮性を有する材料からなる防塵部材を挟むことが行われている。
特許第３３２６６１４号公報 米国特許第５５７６８５４号明細書 特開平１１−３０５６７４号公報

ところで、前述のような液晶画像表示装置においては、液晶パネルの有効画素領域以外へ照射される不要な照明光を遮光する遮光板は、この遮光板からの反射光が生じないように、黒色に処理されている。しかしながら、この遮光板を黒色に処理しても、遮光板からの反射光が完全に零となるわけではないため、結果として、スクリーン上における画面表示領域の外側が十分に黒く（暗く）ならない虞れがある。

本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、液晶パネルを用いて構成される液晶画像表示装置において、スクリーン上における画面表示領域の外側を十分に黒く（暗く）することができ、表示画像の劣化が防止された空間光変調パネルを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る空間光変調パネルは、空間光変調素子と、この空間光変調素子における有効画素領域に対応した開口部を有しこの有効画素領域の外側に照射される不要な照明光を該開口部の縁部分によって遮断するとともに該空間光変調素子に対して熱的に絶縁された遮光板とを備え、遮光板は、開口部の縁部が、該開口部に向けて該空間光変調素子に接近する方向のテーパ状となされていることを特徴とするものである。

この空間光変調パネルにおいては、遮光板の開口部の縁部に入射する照明光は、この縁部がテーパ状となされているために散乱され、液晶画像表示装置における表示画像の品位の劣化を生じさせない。

また、この空間光変調パネルにおいては、空間光変調素子と遮光板とは、熱的に絶縁されているため、空間光変調素子の温度上昇が抑制され、表示画像の劣化が防止される。

また、本発明に係る液晶画像表示装置は、光源と、空間光変調パネルと、光源から発せられる照明光を導きこの照明光により空間光変調パネルを照明する照明光学系と、空間光変調パネルの像を結像させる結像光学系とを備え、空間光変調パネルは、空間光変調素子と、この空間光変調素子における有効画素領域に対応した開口部を有しこの有効画素領域の外側に照射される不要な照明光を該開口部の縁部分によって遮断するとともに該空間光変調素子に対して熱的に絶縁された遮光板とを有し、遮光板は、開口部の縁部が、該開口部に向けて該空間光変調素子に接近する方向のテーパ状となされていることを特徴とするものである。

この液晶画像表示装置においては、空間光変調パネルにおいて、遮光板の開口部の縁部に入射する照明光は、この部分がテーパ状となされているために、該縁部からの反射光の主光線が傾き、結像系の投射レンズに入らなくなることにより、縁部がより暗黒に投射され、またテーパ状になされているために散乱され、液晶画像表示装置における表示画像の品位の劣化を生じさせない。

また、この液晶画像表示装置においては、空間光変調パネルにおいて、空間光変調素子と遮光板とが熱的に絶縁されているため、空間光変調素子の温度上昇が抑制され、表示画像の劣化が防止される。

本発明に係る空間光変調パネルにおいては、液晶画像表示装置において遮光板の開口部の縁部に入射する照明光は、この縁部が開口部に向けて空間光変調素子に接近する方向のテーパ状となされているために、散乱され、液晶画像表示装置における表示画像の品位の劣化（スクリーン上における画面表示領域の外側が十分に黒く（暗く）ならない状態）を生じさせることがない。

また、この空間光変調パネルにおいては、空間光変調素子と遮光板とは、熱的に絶縁されているため、空間光変調素子の温度上昇を抑制することができ、空間光変調素子の温度上昇による表示画像の劣化を防止することができる。

すなわち、本発明は、液晶パネルを用いて構成される液晶画像表示装置において、スクリーン上における画面表示領域の外側を十分に黒く（暗く）することができ、表示画像の劣化が防止された空間光変調パネル及びこのような空間光変調パネルを用いて構成された液晶画像表示装置を提供することができるものである。

以下、本発明に係る液晶画像表示装置及び空間光変調パネルの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔液晶画像表示装置の実施の形態〕
図１は、本発明に係る空間光変調パネルを用いて構成される画像表示装置の構成を示す平面図である。

この画像表示装置においては、図１に示すように、例えば、キセノンアークランプであるランプ１より発せられた白色光は、凹面鏡によって集光され、ミラー２を経て、色分解ミラー３に入射される。

色分解ミラー３に入射された白色光のうち、赤色（Ｒ）光は色分解ミラー３を透過し、シアン光（Ｇ＋Ｂ）は色分解ミラー３により反射されて色分解ミラー４に入射する。色分解ミラー４に入射したシアン光のうち、青色（Ｂ）光は色分解ミラー４を透過して偏光プリズム１１に入射される。色分解ミラー４に入射したシアン光のうち、緑色（Ｇ）光は色分解ミラー４で反射されて偏光プリズム１０に入射する。

一方、色分解ミラー３を透過した赤色（Ｒ）光は、ミラー５を経て、偏光プリズム９に入射される。

偏光プリズム１１に入射されたＢ光は、その接合面でＳ偏光成分のみが反射され、反射型の空間光変調パネルであるＢ光用の液晶パネル８に入射する。液晶パネル８に入射したＳ偏光成分は、この液晶パネル８において偏光変調されて反射され、Ｐ偏光成分となる。この液晶パネル８からの反射光は、偏光プリズム１１の接合面を透過し、色合成プリズム１２に入射する。

また、偏光プリズム１０に入射されたＧ光は、その接合面でＳ偏光成分のみが反射され、反射型の空間光変調パネルであるＧ光用の液晶パネル７に入射する。液晶パネル７に入射したＳ偏光成分は、この液晶パネル７において偏光変調されて反射され、Ｐ偏光成分となる。この液晶パネル７からの反射光は、偏光プリズム１０の接合面を透過し、色合成プリズム１２に入射する。

さらに、偏光プリズム９に入射されたＲ光は、その接合面でＳ偏光成分のみが反射され、反射型の空間光変調パネルであるＲ光用の液晶パネル６に入射する。液晶パネル６に入射したＳ偏光成分は、この液晶パネル６において偏光変調されて反射され、Ｐ偏光成分となる。この液晶パネル６からの反射光は、偏光プリズム９の接合面を透過し、色合成プリズム１２に入射する。

なお、各液晶パネル６，７，８は、表示画像に応じた電圧が印加され、入射されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光をそれぞれ表示画像の各色成分に応じて変調する。

色合成プリズム１２に入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光は、この色合成プリズム１２において合成され、結像レンズとなる投射レンズ１３によって、スクリーン１４に投射され、このスクリーン上で結像される。このようにして、スクリーン１４には、画像が表示される。

〔空間光変調パネルの実施の形態〕
次に、本発明に係る空間光変調パネルである液晶パネル６，７，８の構造について説明する。

図２は、本発明に係る空間光変調パネルである液晶パネル６，７，８の構成を示す分解斜視図である。なお、以下の説明においては、図２中における手前側を「上側」として説明している。

これら液晶パネル６，７，８は、図２に示すように、防塵構造を備えた液晶パネルブロックとして構成され、液晶画像表示装置に組み込まれている。

この液晶パネルブロックは、図２に示すように、反射型の液晶表示素子１５を備えている。この液晶表示素子１５は、ヒートシンクを兼ねたベース１６の前面部に接着固定されている。また、この液晶表示素子１５には、この液晶表示素子１５に電圧を印加するためのフレキシブル基板１７が接続されている。

ベース１６の液晶表示素子１５が接着された前面部には、この液晶表示素子１５の両側側に位置して、第１の防塵部材１８，１９が、粘着剤、または、接着剤によって固定されている。これら第１の防塵部材１８，１９のうち、一方の防塵部材１８は、フレキシブル基板１７とベース１６との間からの塵挨の侵入を防ぐためのものである。また、第１の防塵部材１８，１９のうち、他方の防塵部材１９は、ベース１６の前面部上に形成された段差によって生ずる空隙を閉塞するためのものである。

そして、これら第１の防塵部材１８、１９の前面側には、第２の防塵部材２０が、粘着剤、または、接着剤によって固定されている。この第２の防塵部材２０は、液晶表示素子１５の周囲を囲むように、枠状に形成されている。

第２の防塵部材２０の前面側には、中央部に開口部２１が形成された遮光板２２が配置されている。この遮光板２２は、液晶表示素子１５の有効画素領域以外の領域に、照明光が照射されないようにするためのものである。すなわち、この遮光板２２の開口部２１は、液晶表示素子１５の有効画素領域に対応した大きさ及び形状を有して形成されている。

図３は、この空間光変調パネルにおける遮光板の形状を示す斜視図である。

この遮光板２２は、ベース１６に対して固定されるが、この遮光板２２と液晶表示素子１５とを熱的に絶縁するために、ベース１６に対して、なるべく物理的に離間されて配置される。すなわち、ベース１６は、このベース１６に対する遮光板２２の接触面積を最小減に抑えるためのスペーサ部１６ａを備えており、このスペーサ部１６ａのみにおいて遮光板２２に接触する。または、ベース１６は、別部品のスペーサを介して遮光板２２に接触し、直接接触することがないようになされている。この場合のスペーサは、ガラス、プラスチックなど、熱伝導率の低い材料により形成されており、遮光板２２と液晶表示素子１５とを熱的に絶縁するようになされている。

この空間光変調パネルにおいては、液晶表示素子１５と遮光板２２とが熱的に絶縁されているため、液晶表示素子１５の温度上昇を抑制することができ、液晶表示素子１５の温度上昇による表示画像の劣化を防止することができる。

図４は、前記遮光板の要部の形状を示す断面図である。

遮光板２２の開口部２１の縁部には、図４に示すように、テーパ部２１ａが設けられている。このテーパ部２１ａは、液晶表示素子１５に対向する側の反対側に形成されており、開口部２１に向けて液晶表示素子１５に接近する方向の傾斜を形成するものとなっている。例えば、遮光板２２の厚みが０．２ｍｍである場合において、図４中θで示すこのテーパ部２１ａの傾斜は、１０°程度となっている。テーパ部２１ａは、開口部２１の縁より、図４中Ｄで示すように、この縁の外周側の幅１ｍｍ程度の領域に形成されている。

なお、液晶表示素子１５への照明光は、インテグレータ照明系を採用した照明光学系を介して照射されるので、開口部２１内及びこの開口部２１の縁よりこの縁の外周側の幅１ｍｍ弱の領域までに亘って照射される。すなわち、開口部２１の外側において遮光板２２に照射される照明光は、テーパ部２１ａに照射される。

そして、このテーパ部２１ａに照射された照明光は、このテーパ部２１ａにおいて散乱され、液晶画像表示装置における表示画像の品位の劣化（スクリーン１４上における画面表示領域の外側が十分に黒く（暗く）ならない状態）を生じさせることがない。

そして、この遮光板２２の前面側には、図２に示すように、波長板２３を保持するための枠状のホルダ２４が配置され保持されている。このホルダ２４の前面部及び背面部には、枠状の防塵部材２５，２６がそれぞれ粘着材、または、接着剤により、固定されている。そして、波長板２３は、接着テープ２７により、ホルダ２４の背面部に固定されている。

なお、ホルダ２４は、遮光板２２の前面２ケ所に形成された案内部材の間で照明光の光軸中心を中心として回転できるようになっており、ホルダ２４の側面に形成されたレバーを操作することにより、波長板２３の方位角を調整することができる。このようにして、照明光の偏光を調整できる構造となっている。

また、各防塵部材１８，１９，２０，２５，２６としては、発泡ゴムやウレタンフォーム、エチレンフォーム等の弾性部材を用いることができる。特に、ウレタンフォーム及びエチレンフォームは、適度の弾性を有しており、また、これらの材料自体から塵挨が発生しにくいことから、特に好ましい材料である。

そして、ホルダ２４の前面側には、中央部が開口部となされた枠状の保持部材２８が配置されている。この保持部材２８は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）などの金属材料により形成されている。この保持部材２８の開口部の周囲部には、シリコーンゴム製のフード３２が、いわゆるアウトサート成型によって形成されている。

ベース１６、遮光板２２及び保持部材２８のそれぞれの四隅部には、ねじ孔２９，３０，３１が形成されている。これらベース１６、遮光板２２及び保持部材２８は、これらねじ孔２９，３０，３１に挿通される図示しないネジにより、互いに締結され固定される。

保持部材２８の前面側には、枠状のフォーカスプレート３３が配置されている。このフォーカスプレート３３の背面部にフード３２が密着することにより、このフォーカスプレート３３と保持部材２８との間の防塵が達成される。なお、フォーカスプレート３３と保持部材２８との間の間隔が広くなっていても、フード３２が保持部材２８に対してアウトサート成型によって形成されていることにより、これらフォーカスプレート３３及び保持部材２８間の良好な防塵を達成することができる。

以上のように構成された液晶パネルブロックは、クリーンベンチ、または、クリーンルームにおいて組立てられる。そして、この液晶パネルブロックは、前述のような構成を有することにより、液晶表示素子１５に対する防塵を維持することができる。

なお、波長板２３は、液晶表示素子１５の素子面より離れているので、この波長板２４に塵挨が付着したとしても、この塵挨の像がスクリーン１４上に結像されることがなく、この塵挨がスクリーン１４上に表示される画像に影響を与えることがない。

本発明に係る空間光変調パネルを用いて構成される画像表示装置の構成を示す平面図である。 本発明に係る空間光変調パネルの構成を示す分解斜視図である。 前記空間光変調パネルにおける遮光板の形状を示す斜視図である。 前記遮光板の要部の形状を示す断面図である。

符号の説明

１ 光源
６，７，８ 液晶パネル
１３ 結像レンズ
１５ 液晶表示素子
２２ 遮光板

Claims (1)

1. 空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子における有効画素領域に対応した開口部を有し、この有効画素領域の外側に照射される不要な照明光を該開口部の縁部分によって遮断するとともに該空間光変調素子に対して熱的に絶縁された遮光板と
   を備え、
   前記遮光板は、前記開口部の縁部が、該開口部に向けて該空間光変調素子に接近する方向のテーパ状となされている
   ことを特徴とする空間光変調パネル。

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