JP2005292694A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 信頼性に優れかつ修理・メンテナンス性に優れた投射型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 照明手段１００と、照明手段１００の照明光を複数色成分へ分光する分光手段と、分光手段で分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段３２０と、複数のライトバルブ手段３２０で変調した光を合成する合成手段６００と、合成後の変調光を投射する投射手段１０とを有し、ライトバルブ手段３２０と合成手段６００との間に支持部材３３０を設け、照明手段１００の光束を分光し変調し合成した光を投射手段１０により投射して映像として表示する投射型映像表示装置１であって、支持部材３３０は高分子材料からなり、支持部材３３０とライトバルブ手段３２０の間の固定手段が金属ねじ５００である。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液晶パネルなどのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する表示装置に係わり、特に、液晶プロジェクタ装置、背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置およびそのライトバルブ取り付けに関するものである。

従来、ランプなどの光源からの光を、液晶パネルなどのライトバルブ手段で映像信号に応じて画素毎の濃淡に変える光強度変調を行って、光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに映像として拡大投射する液晶プロジェクタ，背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置が知られている。

最近の投射型映像表示装置においては、光源からの光を光分離手段で複数色（例えば３色）に分光した光をそれぞれの色を担当するライトバルブ手段（以下では便宜上ライトバルブ手段が液晶パネルであるとして説明する）で変調した後に、合成プリズムにて複数色成分の光を合成し、投射レンズにて装置外部へと投射して映像として表示するものが多い。

このときに、合成プリズムと液晶パネルとの間の位置関係は、光の３原色に対応する３色成分などの複数成分に対応する複数の液晶パネルとの位置が、ともに固定されている必要がある。すなわち、３枚の液晶パネルのうち、１つでも位置が移動してしまったような場合には、合成されて表示される映像に色ずれや焦点ずれが発生し、映像の品質を損なうことになる。

従来より、ライトバルブ手段として液晶パネルを用いた投射型映像表示装置などの製造工程で、合成プリズム周りの液晶パネルの取り付けにおいては、液晶パネルの姿勢・位置調整を行い、投射される映像において３色成分の映像が一致していることを確認する、いわゆるコンバージェンス調整を行っている。そして、コンバージェンス調整後に各液晶パネルの位置で合成プリズムに対して接着などにより固定する固着作業を行っている。

この種の製造工程でのコンバージェンス調整においては、以前のある機種では、液晶パネルのそれぞれに調整機構を持ち、それぞれの姿勢・位置調整を行った後に調整機構を接着するなどして固定するものもあった。この方式では、それぞれの液晶パネルに調整機構をもつことになり、液晶プロジェクタ装置として複雑になり、かつセットサイズが大きくなるなどの事項が課題事項となっていた。このため、最近の方式では、調整機構をセット外部に設け、調整機構を調整時のみ使用して、液晶パネルの合成プリズムに対する位置を調整固定後は、調整機構を取り外してセットには含めない方式が主流となっている。

液晶パネルと合成プリズム間の姿勢・位置調整後に固定する構成の従来技術としては、たとえば下記特許文献１、下記特許文献２、下記特許文献３、下記特許文献４など開示されるものが知られている。
特開２００２−３７２７５０号公報 特開２００２−２６８０３２号公報 特開平１１−８４１９６号公報 特開２０００−１０５４３４号公報

上記特許文献１に開示されている従来技術においては、３色成分の合成を行っている合成プリズムであるクロスダイクロイックプリズム（以下疑義を生じない限り「プリズム」と省略する）との周りに、液晶パネルを、取り付け部材を介して取り付けるというものである。このようにすると、液晶パネルの姿勢・位置調整後に、取り付け部材とプリズムとの間を接着することにより、調整機構などの複雑な構成によらず、単純な構成で液晶パネルのコンバージェンス調整及び固定を行うシステムを実現することが可能となる。

この方式においては、液晶パネルを取り付け部材に接着して構成してあり、液晶パネルのいずれかが故障したような場合には、液晶パネルを取り外して、新しい液晶パネルを再取り付けする方法が記載されているが、取り外した液晶パネルの再利用に関しては考慮されていない。すなわち液晶パネルを破壊せずに、取り外せないため、液晶パネルの取り付けに失敗した場合には高価な液晶パネルも廃棄せざるを得ない。

また、液晶パネルの交換の際に、プリズムから取り付け部材を取り外す方法が記載されているが、プリズムの光の入射面側には、ＡＲコートなどの光学コーティング加工を行っている場合が多く、この入射面に取り付け部材を接着してあるため、取り付け部材を取り外す際に、光学コーティング加工面に損傷を与えてしまい、結局高価なプリズムを廃棄せざるを得なくなる場合がある。このように、上記特許文献１の方式では液晶パネルや光学コーティングされたプリズムの再利用について十分に認識されていない。

上記特許文献２に開示されている従来技術においては、液晶パネルを板金部材にねじ止めし、さらにねじ部をプリズムの上下に取り付けてあるモールド部材に溶着固定する構成が開示されている。この構成においては、組み立て後に不具合が発生したような場合でも、液晶パネルを板金部材からねじを外すことにより取り外すことができ、故障していない液晶パネルを再利用することができる。また、プリズムについても、入射面には接着していないため、光学的な損傷を与えることなく支持部材である上下のモールド部材を取り外すことが可能となり、プリズムを再利用することが可能となる。

しかしながら、この従来技術においては、板金部材に液晶パネルを取り付ける方式は、ねじ止めによるものであり、ねじの緩みによる液晶パネルの位置ずれが発生しやすいという点については十分に考慮されていない。また、故障した液晶パネルを再利用する場合には、板金部材及びモールド部材をプリズムから取り外す必要があり、修理は大掛かりとなる点、従来十分に認識されていなかった。

上記特許文献３に開示される従来技術においては、液晶パネルを板金の支持部材に取り付けた後にプリズム及びプリズムを支持しているベースに接着する構成である。この従来技術においては、板金の支持部材と液晶パネルとプリズム及びベースとの接着に失敗したような場合であっても、プリズムと板金の支持部材とを取り外すことにより、プリズムの再利用を図ることができる。

しかしながら、この従来技術においては、板金の支持部材と液晶パネルとの取り付けについては明示されておらず、特に液晶パネルの取り付けが、組み立て後の３色合成位置の安定性について重要であることが十分認識されていない。また、板金の支持部材の接着場所が、プリズム上面とプリズムを支持しているベースにまたがっており、長期間の液晶パネル支持の安定性についても、十分に考慮されていない。

上記特許文献４に開示される従来技術においては、液晶パネル側に取り付けた金属製の枠体と、プリズム側に取り付けた支持枠との間を熱溶融材により溶着して取り付けるという構造である。このようにすることにより、液晶パネルの姿勢・位置調整時と、不具合時の高価なプリズムや液晶パネル部品の再利用とを両立することが可能となる。

この従来技術においては、液晶パネルとそれを支える枠体との間の固定方法については記載がない。すなわち、液晶パネルの取り付けが、組み立て後の３色合成位置の安定性について重要であることが十分認識されていない。

上記した従来技術における課題事項をまとめると、次のようになる。
１．液晶パネルとプリズムの間の調整後の位置固定方式に関しては、調整後に位置がずれない安定した方式とする必要がある。
２．液晶パネルとプリズムとの間の固定方式に関しては、高価な液晶パネルやプリズムのうちのいずれかが故障したような場合に、残りの高価な正常動作部品を再利用できるようにする必要がある。

本発明は、上記した従来技術における課題事項を鑑みて成されたもので、その目的は、上記課題を解決し、信頼性に優れかつ修理・メンテナンス性に優れた投射型映像表示装置を提供することにある。特に、液晶パネルとプリズムとの間の調整・固定に関して、高額部品である液晶パネルやプリズムの再利用が可能でかつ高信頼を実現することを目的としている。

課題を解決するための手段としては、本発明においては、液晶パネルとプリズムとの間に設ける支持部材の材料として、熱可塑性高分子材料を使用し、液晶パネルと支持部材との固定においては、金属ねじを支持部材に対して熱溶着処理を行うものとした。これにより、故障などで液晶パネルを支持部材から取り外す場合には、金属ねじを回して取り外すことにより、高価な液晶パネル側に損傷を与えることなく、再利用可能に取り外すことが可能となる。また、再度液晶パネルを支持部材に取り付ける場合には、金属ねじに替わってプラスチックねじを使用し、さらには、プラスチックねじを熱溶着処理することにより、液晶パネルを支持部材へ固定する構成とした。さらには、プリズムと支持部材との間の接着は、プリズムの光入射・出射面以外で行う構成とし、故障などにより支持部材をプリズムから取り外す場合には、安価な支持部材側の接着部分を取り外すことにより、高価なプリズム側に損傷を与えることがないため、プリズムの再利用が可能となる。

支持部材の金属ねじの溶着部分においては、ねじの下穴は貫通もしくは金属ねじの首下長さより深くし、溶着時には下穴部分が残る構成とした。これにより、液晶パネル交換時には、金属ねじより長いプラスチックねじを用いることで、先端に残った下穴部（不完全ねじ部）に圧入されるようにし、その後の熱溶着処理時にガタなく固定する構成した。

すなわち、本発明は、照明手段と、該照明手段の照明光を複数色成分へ分光する分光手段と、該分光手段で分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段で変調した光を合成する合成手段と、合成後の変調光を投射する投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段と前記合成手段との間に支持部材を設け、前記照明手段の光束を分光し変調し合成した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、前記支持部材は高分子材料からなり、前記支持部材と前記ライトバルブ手段の間の固定手段が金属ねじである投射型映像表示装置である。

また、本発明は、上記支持部材と上記ライトバルブ手段の固定部は、上記金属ねじを前記支持部材への熱溶着により固定された構成である投射型映像表示装置である。

そして、本発明は、照明手段と、ライトバルブ手段と、投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段の取り付け支持部材を用いた構成とし、前記照明手段の光束を前記ライトバルブ手段で変調した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、前記支持部材は高分子材料からなり、前記支持部材と前記ライトバルブ手段の間の固定手段が金属ねじである投射型映像表示装置である。

更に、本発明は、上記支持部材と上記ライトバルブ手段との固定部は、上記金属ねじを前記支持部材への熱溶着により固定された構成である投射型映像表示装置である。

また、本発明は、照明手段と、該照明手段の照明光の複数色成分への分光手段と、該分光手段で分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段で変調した光を合成する合成手段と、合成後の変調光を投射する投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段と前記合成手段との間に支持部材を設け、前記照明手段の光束を分光し変調し合成した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、非貫通となっている構成とした投射型映像表示装置である。

そして、本発明は、照明手段と、ライトバルブ手段と、投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段の取り付け支持部材を設けた構成とし、前記照明手段の光束を前記ライトバルブ手段で変調した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、非貫通となっている構成とした投射型映像表示装置である。

更に、本発明は、照明手段と、該照明手段の照明光の複数色成分への分光手段と、該分光手段で分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段で変調した光を合成する合成手段と、合成後の変調光の投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段と前記合成手段との間に支持部材を設け、前記照明手段の光束を分光し変調し合成した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、貫通した下穴のうち一部不完全ねじ部を設けた構成とした投射型映像表示装置である。

また、本発明は、照明手段と、ライトバルブ手段と、投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段の取り付け支持部材を設けた構成とし、前記照明手段の光束を前記ライトバルブ手段で変調した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、貫通した下穴のうち一部不完全ねじ部を設けた構成とした投射型映像表示装置である。

そして、本発明は、上記支持部材は、逃げ部を設けた投射型映像表示装置である。

本発明によれば、投射型映像表示装置において、プリズムと液晶パネル間の取り付け位置を安定した状態で保つことが可能となり、高品位な画質を保持できる。また、プリズムや液晶パネルの高額部品の一部が故障したような場合に、残りの高額部品を取り外して再利用可能とすることができる投射型映像表示装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。なお、全図において、共通な機能を有する構成要素には同一符号を付して示し、また、煩雑さを避けるために、一度述べたものについてはその繰り返した説明を省略する。

実施例１を説明する。図１から図８は、本発明の第１の一実施形態の説明図である。図１から順に説明する。図１は、実施例１の投射型映像表示装置の概観を示す斜視図で、図１（ａ）は投射型映像表示装置１の正面側、図１（ｂ）は投射型映像表示装置１の背面側を示す。

本実施例の投射型映像表示装置１は、図１（ａ）に示すように、吸排気口Ａ２が投射レンズ１０と同じ方向すなわち正面側に面しており、図１（ｂ）に示すように、吸排気口Ｂ３は背面側に設けてある。その他、操作ボタン５、パネル吸気口４などが装置１外部に面して配置されている。投射型映像表示装置１は、操作ボタン５により装置外部から操作して、動作させる。動作時には、投射レンズ１０より図示していないスクリーンなどに映像を投射して表示する。

図２は、実施例１の投射型映像表示装置１の内部構成を示す斜視図である。図２において、投射型映像表示装置１の内部には、光学エンジン部３００が設けてある。光学エンジン部３００には、照明手段１００が設けてある。光学エンジン部３００では、この照明手段１００からの光を光分離手段（図示せず）で３色に分光し、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）で変調し、変調後の光をプリズム（図示せず）で合成する。そして、最終的に投射手段である投射レンズ１０で装置外部のスクリーン（図示せず）などに投射して映像として表示する。光学エンジン部３００に設けられたプリズムユニット３１０は、プリズムの３面に各色光に対応する液晶パネルを装着したもの（詳細は後述する）で、投射レンズ１０はプリズムユニット３１０に取り付けられている。

図３は、実施例１の投射型映像表示装置内部の光学エンジン部３００の説明図である。図３において、光学エンジン部３００は、照明手段１００、光分離手段（図示せず）、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）、光合成手段であるプリズム（図示せず）、および投射手段の投射レンズ１０などにより構成されている。そして、プリズムユニット３１０は、液晶パネル（図示せず）、プリズム（図示せず）及び投射レンズ１０を含んだ構成となっている。

図４は、実施例１の投射型映像表示装置１のプリズムユニットの詳細構成を示す。図４において、ライトバルブ手段としての液晶パネルＡ３２０が、ライトバルブホルダＡ３３０に取り付けられ、プリズム（図示せず）を介してプリズムホルダ３８０に支持される構成となっている。プリズムホルダ３８０の出射側には、投射レンズ１０が取り付けられている。

プリズムユニット３１０の構成は、プリズムホルダ３８０にプリズム（図示せず）が取り付けられ、プリズムをとりかこむようにライトバルブホルダＡ３３０，ライトバルブホルダＢ３４０，ライトバルブホルダＣ３６０が取り付けられている。ライトバルブホルダ３３０，３４０，３６０は、ポリカーボネート材などの熱可塑性高分子材料でできている。ライトバルブホルダＡ３３０には液晶パネルＡ３２０が、ライトバルブホルダＢ３４０には液晶パネルＢ３５０が、ライトバルブホルダＣ３６０には液晶パネルＣ３７０がそれぞれ複数（ここでは４箇所）の金属ねじ５００により取り付けられている。投射型映像表示装置の動作時には、それぞれの液晶パネル３２０，３５０，３７０には、分光した各成分の光、たとえば緑、赤、青などの光成分毎の光を入射する。入射された光を、各液晶パネル３２０，３５０，３７０で変調し、プリズムで合成し、投射レンズ１０で装置外部へ投射出力する。

図５は、実施例１の投射型映像表示装置１のプリズム周りの各液晶パネルの取り付け状況を示す。図５（ａ）では、３色成分の液晶パネル３２０，３５０，３７０が取り付いた状態、図５（ｂ）では理解を容易とするために１色成分の液晶パネルＡ３２０のみが取り付いた状態をそれぞれ示している。

図５（ａ）において、プリズム６００の周囲に各色成分を担当する液晶パネル３２０，３５０，３７０が取り付けられている。プリズム６００の上面６１０と下面６２０にライトバルブホルダＡ３３０、ライトバルブホルダＢ３４０、ライトバルブホルダＣ３６０がそれぞれ取り付けられている。これらのライトバルブホルダに液晶パネルＡ３２０、液晶パネルＢ３５０、液晶パネルＣ３７０がそれぞれ４箇所で金属ねじ５００により取り付けられている。

なお、図５（ｂ）に示すように、液晶パネルＡ３２０とプリズム６００との間には、偏光板Ａ４１０が設けられており、他の液晶パネルとプリズム６００との間にも、同様に偏光板が設けられている。

ここで、液晶パネルで画像を表示する仕組みを説明する。液晶パネルＡ３２０に入射する光は、あらかじめ図示しない偏光変換手段により偏光方向がそろった（たとえばＳ偏光とする）の光となっている。液晶パネルＡ３２０の液晶部分では、各画素毎に偏光方向を回転する／しないの制御を行って、入射光の変調を行う。偏光方向を回転させるように制御した画素に対応する光は、Ｐ偏光になって出射する。ここで、偏光板Ａ４１０の透過方向に設定してある偏光方向は、先ほどの回転した画素部分の光の偏光方向であるＰ偏光と一致する配置になっており、液晶パネルＡ３２０で偏光が回転した画素に対応した光は、偏光板Ａ４１０を透過し、プリズム６００に入射する。液晶パネルＡ３２０で回転しない画素に対応した光は、Ｓ偏光のままであるため、偏光板Ａ４１０に吸収され、プリズム６００には入射しない。

このようにして、偏光板Ａ４１０と液晶パネルＡ３２０との組み合わせにより、液晶パネルＡ３２０の画素毎のオン／オフの制御動作が実現され、さらに、この画素毎の制御を組み合わせて１枚の光学像である画像として表示することが可能となる。

３色成分の液晶パネル３２０，３５０，３７０から出射された光は、プリズム６００にて合成される。３色成分の合成は、プリズム６００内部のクロスダイクロイックミラー面（図示せず）により実現される。液晶パネルＡ３２０から出射された光は、プリズム６００では透過して直進する。また、液晶パネルＢ３５０及び液晶パネルＣ３７０から出射された光は、プリズム６００内部のそれぞれ図示しないクロスダイクロイックミラー面で直角に反射して、投射レンズ１０方向に進む。このようにして、３色成分のそれぞれを担当する液晶パネル３２０，３５０，３７０からの映像を、プリズム６００が合成することができる。

３色成分の合成後の表示位置を、完全に一致させるためには、投射レンズ１０側から見て、３枚の液晶パネル３２０，３５０，３７０が同じ焦点位置、同じ画面位置にある必要がある。このために、プリズム６００周りに液晶パネル３２０，３５０，３７０を固定する場合には、上記特許文献１乃至４と同じく液晶パネル３２０，３５０，３７０の位置合わせ調整（コンバージェンス調整）を行い、コンバージェンス調整後には、液晶パネル３２０，３５０，３７０の位置がずれると、合成される映像が乱れることになるため、調整後の位置が確実に固定される様にする。

図６は、実施例１における液晶パネルの取り付け状態の断面図である。ここで、図６ではその取り付け状態を、液晶パネルＡ３２０を用いて代表的に示している。また、説明のため、図中の液晶パネルＡ３２０の取り付け部のうち、上側はねじが入った状態で、下側はねじを溶着する前の状態を示している。また、液晶パネルＡ３２０とプリズム６００との間には、偏光板が設置されているが、説明を簡略化するために省略している。

本実施例においては、まずコンバージェンス調整前に、ライトバルブホルダＡ３３０に液晶パネルＡ３２０を金属ねじ５００によって溶着固定する。そして、プリズム６００に対して液晶パネルＡ３２０を溶着固定したライトバルブホルダＡ３３０の位置をコンバージェンス調整し、その調整後にプリズム６００とライトバルブホルダＡ３３０との接着処理をプリズム上面６１０と下面６２０で行っている。このように、コンバージェンス調整前に既にライトバルブホルダＡ３３０には液晶パネルＡ３２０が金属ねじを介して溶着固定されているため、コンバージェンス調整後の液晶パネル位置は確実に固定されている。

ここで、ライトバルブホルダＡ３３０と液晶パネルＡ３２０の取り付け方法を説明する。ライトバルブホルダＡ３３０は、熱可塑性高分子材料でできており、下穴３３４が設けてある。液晶パネルＡ３２０の取り付け穴部３２２に挿入した金属ねじ５００の先端部５０１をさらにライトバルブホルダＡ３３０の下穴３３４に挿入し、金属ねじ５００を加熱して下穴３３４部を溶融した後に、冷却固化して固定する、いわゆる溶着により取り付けられている。ライトバルブホルダＡ３３０と液晶パネルＡ３２０の取り付け部は、少なくとも複数箇所あり、他の取り付け部も同様に溶着する。

このとき、ライトバルブホルダＡ３３０は、例えばポリカーボネート製で融点は１６０℃に対して、金属ねじ５００は例えば鉄製で、融点は１２００℃、液晶パネルＡ３２０の外枠は、例えばマグネシウム合金製で融点は６５０℃となっている。すなわち、それぞれの部品の融点の設定は、ライトバルブホルダＡ３３０に対してパネル側の金属ねじと液晶パネルのライトバルブホルダとパネル側部品の融点が異なる設定となった組み合わせ構成である。

ライトバルブホルダＡ３３０とプリズム６００との固定は、接着剤７００により固定されている。また、他の液晶パネルも同様にライトバルブホルダに溶着固定され、プリズム６００に接着固定されている。

なお、液晶パネルＡ３２０に入射する光は、光軸２１０にそって、矢印２２０の方向に進む。そして、液晶パネルＡ３２０で変調された後に、プリズム６００へと進む。

図５で説明したように、この１色成分の構成が３つあり、それぞれの液晶パネル部分で変調された光がプリズム６００に進み、合成される。

図７は、実施例１における図６に示す溶着部分の詳細説明図である。図７（ａ）は溶着前の状態で、図７（ｂ）が溶着後の状態を示している。図７（ａ）において、ライトバルブホルダＡ３３０の下穴３３４部の取り付け側には逃げ部３３３が設けてある。このとき、金属ねじ５００の呼び径（例えば１．６ｍｍなど）は、ライトバルブホルダＡ３３０の下穴３３４の内径（例えば１．２ｍｍなど）より大きくかつ液晶パネルＡ３２０の取り付け穴部３２２の内径（例えば１．９ｍｍなど）よりも小さい。また、液晶パネルＡ３２０の取り付け穴部３２２の開口部にはテーパ部３２１が設けてある。

図７（ｂ）に示すように、液晶パネルＡ３２０は取り付け穴部３２２に挿入された金属ねじ５００によってライトバルブホルダＡ３３０に取り付けられている。金属ねじ５００の溶着処理後には、金属ねじ５００のねじ山部付近のライトバルブホルダＡ３３０には、溶着されて固化した雌ねじ部３３８ができる。このとき、溶着処理により、余分な樹脂が溶け出して逃げ部３３３にバリ部３３７が、下穴部３３４にもバリ部３３９がそれぞれ出来上がる。また、金属ねじ５００のテーパ部５０２は、液晶パネルＡ３２０のテーパ部３２１に倣って取り付けられる。すなわち、ライトバルブホルダＡ３３０の下穴３３４の中心ではなく、液晶パネルＡ３２０の取り付け穴部３２２の位置に倣って金属ねじ５００が取り付けられるため、通常の金属ねじの取り付け方法で起きることがある液晶パネル側とライトバルブ側との穴ピッチの違いに伴う応力の発生がない。溶着処理は、熱溶融性高分子材料でできているライトバルブホルダＡ３３０の下穴部３３４の一部を金属ねじ５００を経由して図示しない手段により加熱して溶融することにより行われる。このとき、溶融した熱溶融性高分子材料は、周囲の金属ねじ５００の形状に倣った形態に変形する。冷却後固化しても、その変形した状態が保たれる。変形した状態では、内部応力が開放されており、結局液晶パネルＡ３２０とライトバルブホルダＡ３３０との間には特段の応力が発生しない。このため、ライトバルブホルダＡ３３０に液晶パネルＡ３２０を取り付けても、取り付けに伴う内部応力が発生せず、取り付け後に徐々に内部応力が開放されて、液晶パネルＡ３２０の取り付け位置がずれるというようなことはない。

また、ライトバルブホルダＡ３３０側の形状を、液晶パネルＡ３２０にガイドされた金属ねじ５００の形状に倣って溶融変形させるため、溶着処理後には、ライトバルブホルダＡ３３０に対して、液晶パネルＡ３２０が移動することがない。すなわち、図７に示す金属ねじ５００の軸方向である矢印Ｂ２５０方向及び直交方向の矢印Ｃ２６０には液晶パネルＡ３２０のテーパ部３２１に対して、金属ねじテーパ部５０２が対向しており、液晶パネルＡ３２０はライトバルブホルダＡ３３０との位置関係は移動することはない。矢印Ｂ２５０の逆方向に移動しようとした場合には、ライトバルブホルダＡ３３０の取付け面があり、この部分で液晶パネルＡ３２０の位置移動が制限される。

図７の説明では、１個所の溶着部の説明であるが、図５及び図６で説明したように、液晶パネルを取り付ける複数箇所の溶着部（本実施形態では４箇所）についても同等の溶着処理を行っており、液晶パネルとライトバルブホルダの位置関係において、矢印Ｂ２５０及び矢印Ｃ２６０方向のみならず回転方向の移動も規制している。なお、この回転方向の移動規制は少なくとも２箇所の溶着があれば十分であり、この場合には溶着部が対角方向の位置関係にあるのが好ましい。

また、上記ではライトバルブホルダＡ３３０と液晶パネルＡ３２０の固定について説明したが、他のライトバルブホルダ３４０，３５０や他の液晶パネル３５０，３７０においても、同様である。

以上のようにして、ライトバルブホルダ３３０，３４０，３６０と液晶パネル３２０，３５０，３７０をストレス無く固定することが可能となる。

図８−１、図８−２は、実施例１における液晶パネルの交換時の状態を示す断面図である。プリズム周りに設けた複数の液晶パネルのうち１枚が不良であったり、故障したような場合は、修理または交換する液晶パネルを取り外して、交換する必要がある。

このような場合には、金属ねじをドライバなどで回して取り外し、液晶パネルを交換することができる。すなわち、金属ねじを取り外すだけで、液晶パネル及びライトバルブホルダに損傷を与えることなく取り外す事が可能である。

図８−１（ａ）は、新しい液晶パネルに交換後の取り付け固定前の状態を示している。熱溶融性樹脂（例えば溶融温度１６０℃など）でできたプラスチックねじ８００を、先ほどのライトバルブホルダ３３０にできた雌ねじ部３３８にねじ込む。この雌ねじ部３３８は、図７で説明した金属ねじを溶着処理した時点で、金属ねじのねじ山形状に倣ってできたものであり、金属ねじを回転して取り外しても、雌ねじとして機能する。また、金属ねじの及んでいない部分の下穴部３３４やバリ部３３９については、不完全ねじ部として存在している。新たに取り付けるプラスチックねじの８００首下ねじ長さ（例えば１０ｍｍなど）は、先ほどの金属ねじの首下ねじ長さ（例えば８ｍｍなど）よりも長いねじとしてある。

図８−１（ｂ）は、プラスチックねじ８００をライトバルブホルダの雌ねじ部３３８に取り付けた状態を示す。プラスチックねじ８００は、元の金属ねじよりも首下長さが長いため、ねじ込むと先端部８０１では、雌ねじ部３３８の図８−１（ａ）で示したバリ部３３９及び下穴３３４の残存部のいわゆる不完全ねじ部に食い込んで圧入された状態で止まり、圧入部３９０ができる。一方、液晶パネルＡ３２０に対してはねじのテーパ部８１０とパネルのテーパ部３２１との間に隙間が空いた状態となっており、この図８−１（ｂ）の状態では、液晶パネルは固定されていない。すなわち、液晶パネルＡ３２０は、その取り付け穴径（例えば１．９ｍｍなど）は、プラスチックねじ８００の呼び径（例えば１．６ｍｍなど）よりも大きく、この差分の範囲で取り付け位置を変更することが可能である。このとき、プラスチックねじ８００の先端部分は、雌ねじ部３３８の不完全ねじ部に圧入された状態になっているため、通常の雄ねじと雌ねじの組み合わせの状態で起きるガタは無くなった状態となっている。すなわち、プラスチックねじ８００とライトバルブホルダＡ３３０とはガタなしに止まっており、プラスチックねじ８００と液晶パネルＡ３２０とは隙間をもって可動状態となっている。そして、図示しない装置外部に設けたコンバージェンス調整手段により、コンバージェンス調整を行い、液晶パネルＡ３２０の取り付け位置を確定後に、プラスチックねじ８００の頭部を溶融して溶着固定する。

図８−２（ｃ）は、あとから取り付けたプラスチックねじ８００がガタなしにライトバルブホルダ３３０に止まっている状態の説明図である。プラスチックねじ８００の先端部８０１は、不完全ねじ部に食い込んで、圧入部３９０の状態となる。ねじが食い込んだ方向の逆方向には、雄ねじ部８０３とライトバルブホルダＡ３３０の雌ねじ部３３８とが対向している。このため、プラスチックねじ８００とライトバルブホルダＡ３３０とは、ガタなしに固定される。

図８−２（ｄ）は、プラスチックねじ８００の頭部を溶着して、液晶パネルを固定した状態を示す。液晶パネルＡ３２０の位置を調整して３つのパネルの画素焦点での位置合わせ（コンバージェンス調整）を、図示していない調整機構を用いて行った後、熱溶融性高分子材料でできているプラスチックねじ８００頭部を加熱して溶融することにより、液晶パネルＡ３２０をライトバルブホルダＡ３３０に対して固定することができる。このとき、溶融した熱溶融性高分子材料は、内部応力が開放されて、周囲の液晶パネルＡ３２０は穴部形状に倣った形態に変形し、冷却後固化後も、その変形した状態が保たれる。変形した状態では、内部応力が開放されており、結局液晶パネルＡ３２０とライトバルブホルダＡ３３０との間には特段の応力が発生しない。このため、ライトバルブホルダＡ３３０に液晶パネルＡ３２０を取り付けても、取り付けに伴う内部応力が発生せず、取り付け後に徐々に内部応力が開放されて、液晶パネルＡ３２０の取り付け位置がずれるというようなことはない。

すなわち、図８−２（ｄ）に示す溶着部８３０の軸方向である矢印Ｂ２５０方向には液晶パネルＡ３２０のテーパ部３２１に対して、溶着側テーパ部８１１が対向しており、液晶パネルＡ３２０は、ライトバルブホルダＡ３３０との位置関係は移動することはない。矢印Ｂ２５０の逆方向に移動しようとした場合には、ライトバルブホルダＡ３３０の取付け面があり、この部分で液晶パネルＡ３２０の位置移動が制限される。

図８−２（ｄ）に示す溶着部８３０の直交方向である矢印Ｃ２６０方向には、液晶パネルＡ３２０の穴部３２２に対して溶着側ストレート部８２０が対向しており、こちらの方向に対しても液晶パネルＡ３２０とライトバルブホルダＡ３３０との位置関係は移動することがない。

以上、実施例１によると、高価な液晶パネルやプリズム部品の故障などの場合に、故障していない部品を取り外して交換を容易に行うことが可能となり、残りの高価な部品の再利用、ひいては高品質な投射型映像表示装置を低価格にて提供可能となる。

また、液晶パネルの固定に溶着を用いているため、液晶パネルにストレスを与えることなく、高精度かつ高信頼性を持った状態で取り付けを行うことが可能となる。

実施例２を説明する。図９は、本発明による第２の実施形態の構成を示す説明図である。図９（ａ）は最初に取り付けた状態のライトバルブホルダ周りの説明図、図９（ｂ）は交換した液晶パネルの溶着前の状態を示す説明図、図９（ｃ）は、交換後の溶着処理後の状態を示す説明図である。

図９（ａ）では、最初に液晶パネルＡ３２０を金属製のライトバルブホルダＡ３８０に取り付けた状態では、金属ねじ６５０が締結手段として機能している。この状態では、金属ねじ６５０の先端部６５１は、金属製ライトバルブホルダＡ３８０の雌ねじ部７２０に勘合し不完全雌ねじ部７３０には達していない。液晶パネルＡ３２０は、金属ねじ６５０によりライトバルブホルダＡ３８０に取り付けられ固定されている。

図９（ｂ）は、液晶パネル交換後に、新たに取り付けたプラスチックねじ８５０を雌ねじ部７２０に取り付けた状態を示す。プラスチックねじ８５０は、元の金属ねじ６５０（例えば長さ８ｍｍ）よりも長い（例えば長さ１０ｍｍなど）ため、先端部８５１では、雌ねじ部７２０の不完全ねじ部７３０に食い込んで止まるが、液晶パネル３２０のテーパ部３２１とプラスチックねじ８５０のテーパ部８６０との間では隙間が空いた状態となっており、この図９（ｂ）の状態では液晶パネルは固定されていない。

図９（ｃ）は、プラスチックねじ８５０を溶着して、液晶パネルを固定した状態を示す。液晶パネルＡ３２０の位置を調整して３つのパネルの画素焦点での位置合わせ（コンバージェンス調整）を図示していない調整機構を用いて行った後、プラスチックねじ８５０頭部を加熱して溶融することにより、液晶パネルＡ３２０をライトバルブホルダＡ３８０に対して固定することができる。

溶着処理は、熱溶融性高分子材料でできているプラスチックねじ８５０の頭部を加熱して溶融することにより行われる。溶着部８８０では、溶融した熱溶融性高分子材料は、周囲の液晶パネル３２０の穴部形状に倣った形態に変形する。冷却後固化しても、その変形した状態が保たれる。変形した状態では、内部応力が開放されており、結局液晶パネルＡ３２０とライトバルブホルダＡ３８０との間には特段の応力が発生しない。このため、ライトバルブホルダＡ３８０に液晶パネルＡ３２０を取り付けても、取り付けに伴う内部応力が発生せず、取り付け後に徐々に内部応力が開放されて、液晶パネルＡ３２０の取り付け位置がずれるというようなことはない。

ここで、矢印Ｂ２５０方向に液晶パネルが移動しようとすると、液晶パネルＡ３２０のテーパ部３２１に対して溶着側テーパ部８４０が対向しており、移動できない。矢印Ｃ２６０方向に液晶パネルが移動しようとすると、液晶パネルＡ３２０の取り付け穴部３２２に対向する溶着側ストレート部８６０が移動を阻止する。また、回転方向に関しては、複数箇所の溶着場所を設けることにより規制することが可能である。

このように、金属製のライトバルブホルダＡ３８０を設けた場合であっても、雌ねじ部７２０の一部に不完全雌ねじ部７３０を設け、最初の取り付けねじ６５０は雌ねじ部７２０のみを使用し、液晶パネル交換後にはプラスチックねじ８５０を不完全雌ねじ部７３０までねじ込んで、ねじ止めのガタを無くした後、プラスチックねじ８５０の頭部を溶着することにより、液晶パネルの交換を可能にすることができる。

実施例３を説明する。図１０は、本発明による第３の実施形態を示す説明図である。図１０（ａ）では交換後の取り付け状態を、図１０（ｂ）では交換後のねじ部のガタ防止の状態を示している。なお、本実施例では、ライトバルブホルダＡ９３０の取り付けねじ穴が非貫通型のものである。最初にライトバルブホルダＡ９３０に液晶パネルＡ３２０を取り付ける場合には、例えば長さ８ｍｍなどの金属ねじを用いて取り付ける。液晶パネルが故障したような場合、図１０（ａ）のように液晶パネルを交換後に、例えば長さ１１ｍｍのプラスチックねじ９００を用いて取り付ける。このようにすると、ライトバルブホルダＡ９３０のねじ穴の底９４０にプラスチックねじ９００の先端部９０１があたって止まる。図１０（ａ）では、さらにプラスチックねじ９００の頭部を溶着処理した状態を示している。このように、プラスチックねじ９００の溶着部９３９により、位置調整後の液晶パネルＡ３２０は固定される。このときの、プラスチックねじ９００とライトバルブホルダＡ９３０のねじ穴との関係詳細を図１０（ｂ）に示す。ねじ穴の底部９４０とプラスチックねじ９００の先端部９０１とが対向し、逆側では雄ねじ部９２０と雌ねじ部９４１とが対向しバランスする。この状態で、プラスチックねじ９００はライトバルブホルダＡ９３０に固定され、ガタが無い状態となっている。

実施例４を説明する。図１１は、本発明による第４の実施形態を示す説明図である。図１１には、液晶パネル交換後の取り付け状態を示している。すなわち、ライトバルブホルダＡ４５０に取り付けられたプラスチックねじ４６０は、その雄ねじ部４６２をライトバルブホルダＡ４５０の雌ねじ部４５２にねじ込んだ状態で、プラスチックねじ４６０の段付き部４６４が雌ねじ部４５２の一部に食い込んだ状態で固定されている。この状態で、ライトバルブホルダＡ４５０とプラスチックねじ４６０とはガタなしで固定されている。さらに、プラスチックねじ４６０の頭部は溶着処理されて、溶着部４６６で位置調整後の液晶パネルＡ３２０を固定しており、液晶パネルＡ３２０の位置は移動しない。このように、段付きねじを用いるものでも同様の効果がある。

実施例５を説明する。図１２は、本発明による第５の実施形態を示す説明図である。図１２では、液晶パネル交換後の取り付け状態を示している。すなわち、ライトバルブホルダ４５０に取り付けられたプラスチックねじ４７０は、その雄ねじ部４７２をライトバルブホルダ４５０の雌ねじ部４５２にねじ込んだ状態で、プラスチックねじ４７０のすり割部４７４が広がって雌ねじ部４５２とのガタを無くしている。すなわち、プラスチックねじ４７０とライトバルブホルダＡ４５０との間はガタなしで固定されている。さらに、プラスチックねじ４７０の頭部は溶着処理されて、溶着部４７６で位置調整後の液晶パネルＡ３２０を固定しており、液晶パネルＡ３２０の位置は移動しない。このように、すり割付きねじを用いるものでも同様の効果がある。

上記した実施例の説明においては、ライトバルブ手段として、液晶パネル（透過型）の例で説明したが、他のライトバルブ手段、たとえば微小鏡回転方式などの手段や反射型液晶パネルなどの手段を用いても同様に構成でき、同等の効果が得られることは言うまでも無い。

また、プリズム構成は、３色成分を合成するクロスダイクロイックプリズムの構成で説明したが、他のプリズム構成、たとえば三角プリズム（全反射プリズム）による合成システムや２色成分の合成システムであっても、同様に構成でき、同等の効果が得られることは言うまでも無い。

さらに、実施例１の説明では、液晶パネルの外枠部材をマグネシウム合金製とし、最初に溶着固定するねじを金属ねじとし、ライトバルブホルダの材料をポリカーボネート製のもので説明したが、これに限定されるものではなく、他の素材の組み合わせ、たとえば液晶パネルの外枠部材をポリカーボネートとし、ライトバルブホルダの材料をＡＢＳ樹脂とするなどの高分子材料で、金属ねじの材料を真鍮とし、２回目以降のねじをポリカーボネート製とするなどの場合などであっても、同様に構成でき、同等の効果が得られることは言うまでも無い。実施例２の説明では、液晶パネルの外枠部材をマグネシウム合金製とし、最初に固定するねじを金属ねじとし、ライトバルブホルダの材料を金属製のもので説明したが、これに限定されるものではなく、他の素材の組み合わせ、たとえば液晶パネルの外枠部材をポリカーボネートとし、ライトバルブホルダの材料を金属とするなどとし、ねじの材料を真鍮とする場合で２回目以降のねじをポリカーボネート製とするなどの場合であっても、同様に構成でき、同等の効果が得られることは言うまでも無い。

また、液晶パネルの固定手段として、熱溶着を用いて説明したが、溶着方式として、熱溶着以外の超音波溶着など、最終的に熱可塑性材料のライトバルブホルダの一部を溶融して金属ねじ形状に倣って冷却固化して固定するものであれば、同様に構成でき、同等の効果が得られることは言うまでも無い。

実施例１の投射型映像表示装置の外観を示す斜視図。 実施例１の投射型映像表示装置の内部構成を示す斜視図。 実施例１の投射型映像表示装置内部の光学エンジン部の構成を示す斜視図。 実施例１の投射型映像表示装置の投射レンズプリズムユニットの構成を示す斜視図。 実施例１の投射型映像表示装置のプリズムと液晶パネル部の構成を示す斜視図。 実施例１の投射型映像表示装置のプリズムと液晶パネル部の構成を示す断面図。 実施例１の投射型映像表示装置の液晶パネル部の溶着部分の詳細説明図。 実施例１の投射型映像表示装置における液晶パネル部の取り外し作業１の説明図。 実施例１の投射型映像表示装置における液晶パネル部の取り外し作業２の説明図。 実施例２の投射型映像表示装置における液晶パネル取り付け部分の詳細説明図。 実施例３の投射型映像表示装置における液晶パネル取付け部分の詳細説明図 実施例４の投射型映像表示装置における液晶パネル取り付け部分の詳細説明図。 実施例５の投射型映像表示装置における液晶パネル取り付け部分の詳細説明図。

符号の説明

１ 投射型映像表示装置
２ 吸排気口Ａ
３ 吸排気口Ｂ
４ パネル吸気口
５ 操作ボタン
１０ 投射レンズ
１００ 照明手段
２１０ 光軸
２２０ 矢印
２５０ 矢印Ｂ
２６０ 矢印Ｃ
３２０ 液晶パネルＡ
３２１ テーパ部
３２２ 取り付け穴部
３３０ ライトバルブホルダＡ
３３３ 逃げ部
３３４ 下穴
３３７ バリ部
３３８ 雌ねじ部
３３９ バリ部
３４０ ライトバルブホルダＢ
３５０ 液晶パネルＢ
３６０ ライトバルブホルダＣ
３７０ 液晶パネルＣ
３８０ 金属ライトバルブホルダＡ
３９０ 圧入部
４１０ 偏光板Ａ
４５０ ライトバルブホルダＡ
４６０ プラスチックねじ
４６２ 雄ねじ部
４６４ 段付き部
４６６ 溶着部
４７０ プラスチックねじ
４７２ 雄ねじ部
４７４ すり割部
５００ 金属ねじ
５０１ 先端部
５０２ テーパ部
６００ プリズム
６５０ 金属ねじ
６５１ 先端部
７００ 接着剤
７２０ 雌ねじ部
７３０ 不完全ねじ部
８００ プラスチックねじ
８０１ 先端部
８１０ テーパ部
８３０ ストレート部
８４０ テーパ部
８５０ プラスチックねじ
８５１ 先端部
８８０ 溶着部
９００ プラスチックねじ
９０１ 先端部
９３０ ライトバルブホルダＡ
９４０ ねじ穴底

Claims (9)

1. 照明手段と、該照明手段の照明光を複数色成分へ分光する分光手段と、該分光手段で分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段で変調した光を合成する合成手段と、合成後の変調光を投射する投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段と前記合成手段との間に支持部材を設け、前記照明手段の光束を分光し変調し合成した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、
   前記支持部材は高分子材料からなり、前記支持部材と前記ライトバルブ手段の間の固定手段が金属ねじであることを特徴とする投射型映像表示装置。
2. 請求項１記載の投射型映像表示装置において、
   上記支持部材と上記ライトバルブ手段の固定部は、上記金属ねじを前記支持部材への熱溶着により固定された構成であることを特徴とする投射型映像表示装置。
3. 照明手段と、ライトバルブ手段と、投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段の取り付け支持部材を用いた構成とし、前記照明手段の光束を前記ライトバルブ手段で変調した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、
   前記支持部材は高分子材料からなり、前記支持部材と前記ライトバルブ手段の間の固定手段が金属ねじであることを特徴とする投射型映像表示装置。
4. 請求項３記載の投射型映像表示装置において、
   上記支持部材と上記ライトバルブ手段との固定部は、上記金属ねじを前記支持部材への熱溶着により固定された構成であることを特徴とする投射型映像表示装置。
5. 照明手段と、該照明手段の照明光の複数色成分への分光手段と、該分光手段で分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段で変調した光を合成する合成手段と、合成後の変調光を投射する投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段と前記合成手段との間に支持部材を設け、前記照明手段の光束を分光し変調し合成した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、
   前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、非貫通となっている構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
6. 照明手段と、ライトバルブ手段と、投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段の取り付け支持部材を設けた構成とし、前記照明手段の光束を前記ライトバルブ手段で変調した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、
   前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、非貫通となっている構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
7. 照明手段と、該照明手段の照明光の複数色成分への分光手段と、該分光手段で分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段で変調した光を合成する合成手段と、合成後の変調光の投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段と前記合成手段との間に支持部材を設け、前記照明手段の光束を分光し変調し合成した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、
   前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、貫通した下穴のうち一部不完全ねじ部を設けた構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
8. 照明手段と、ライトバルブ手段と、投射手段とを有し、前記ライトバルブ手段の取り付け支持部材を設けた構成とし、前記照明手段の光束を前記ライトバルブ手段で変調した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、
   前記支持部材に設けた取り付けねじの雌ねじ穴は、貫通した下穴のうち一部不完全ねじ部を設けた構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の投射型映像表示装置において、
   上記支持部材は、逃げ部を設けたことを特徴とする投射型映像表示装置。

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