JP2006235571A - 投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワイヤグリッド偏光子と、反射型空間光変調素子と、透過型偏光板とを直角三角柱状の外周面にそれぞれ取り付ける際に、直角三角柱内の防湿化を図る。
【解決手段】45°傾斜した第1面31cと、この第1面31cを挟んで互いに直交した第2面31d及び第3面31eとで囲まれて直角三角柱状に形成され、且つ、色分解光学系17〜19からの各色光の光軸に対して45°傾斜して配置した直角三角柱31の第1面31cにワイヤグリッド偏光子32を接着剤により接着し、且つ、ワイヤグリッド偏光子32を透過した各色光の光軸に対して直交して配置した直角三角柱31の第2面31dに反射型空間光変調素子33を接着剤により接着し、且つ、ワイヤグリッド偏光子32で反射した各色光の光軸に対して直交して配置した直角三角柱31の第3面31eに透過型偏光板36を接着剤により接着する際に、接着剤の透湿度を17g/m2・day以下に設定した。
【選択図】図2
【解決手段】45°傾斜した第1面31cと、この第1面31cを挟んで互いに直交した第2面31d及び第3面31eとで囲まれて直角三角柱状に形成され、且つ、色分解光学系17〜19からの各色光の光軸に対して45°傾斜して配置した直角三角柱31の第1面31cにワイヤグリッド偏光子32を接着剤により接着し、且つ、ワイヤグリッド偏光子32を透過した各色光の光軸に対して直交して配置した直角三角柱31の第2面31dに反射型空間光変調素子33を接着剤により接着し、且つ、ワイヤグリッド偏光子32で反射した各色光の光軸に対して直交して配置した直角三角柱31の第3面31eに透過型偏光板36を接着剤により接着する際に、接着剤の透湿度を17g/m2・day以下に設定した。
【選択図】図2
Description
本発明は、カラー画像を拡大投射するための投射型表示装置に関するものである。
カラー画像を拡大投射するための投射型表示装置は、光学構成部材の配置関係により各種の構造形態があるものの、この種の投射型表示装置において、本出願人は光源からの光に対して偏光光を分離するためのワイヤグリッド偏光子を反射型空間光変調素子(以下、反射型液晶パネルと記す)の前方に配置した例を下記の特許文献1及び特許文献2により提案している。
特開2003−241144号公報
特開2004−205917号公報
ところで、上記した特許文献1及び特許文献2に記載されたワイヤグリッド偏光子を用いて投射型表示装置を製品化する際には、偏光分離特性の良いワイヤグリッド偏光子により良好な映像品質の画像が得られる特徴を生かしつつ、ワイヤグリッド偏光子や反射型液晶パネルなどの光学部品に対して耐湿性が良く、且つ、塵や埃が付着することのない投射型表示装置とすることが必要である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項1記載の発明は、R光,G光,B光にそれぞれ対応した各色光用の反射型空間光変調素子と、
前記R光,G光,B光を、前記各色光用の反射型空間光変調素子にそれぞれ照明するための各色光照明手段と、
前記各色光照明手段からの各色光中に含まれる第1偏光成分の各色光を透過させ、この透過した第1偏光成分の各色光を前記各色光用の反射型空間光変調素子によって光変調・反射させた第2偏光成分の各色光を反射させる各色光用のワイヤグリッド偏光子と、
三角形状の下面及び上面との間に、前記各色光照明手段による各色光の光軸に対して45°傾けた第1面と、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子を透過させた前記第1偏光成分の各色光の光軸に対して直交して配置した第2面と、第3面とを形成した中空の三角柱状であり、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子が前記第1面に、前記各色光用の反射型空間光変調素子が前記第2面にそれぞれ接着剤によって接着され、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光を前記第3面から出射させる各色光用の三角柱状ハウジングと、
前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面からそれぞれ出射させた前記第2偏光成分の各色光を色合成して色合成光を出射させる色合成光学系と、
前記色合成光を投射する投射レンズとを備え、
前記接着剤の透湿度を17g/m2・day以下としたことを特徴とする投射型表示装置である。
前記R光,G光,B光を、前記各色光用の反射型空間光変調素子にそれぞれ照明するための各色光照明手段と、
前記各色光照明手段からの各色光中に含まれる第1偏光成分の各色光を透過させ、この透過した第1偏光成分の各色光を前記各色光用の反射型空間光変調素子によって光変調・反射させた第2偏光成分の各色光を反射させる各色光用のワイヤグリッド偏光子と、
三角形状の下面及び上面との間に、前記各色光照明手段による各色光の光軸に対して45°傾けた第1面と、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子を透過させた前記第1偏光成分の各色光の光軸に対して直交して配置した第2面と、第3面とを形成した中空の三角柱状であり、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子が前記第1面に、前記各色光用の反射型空間光変調素子が前記第2面にそれぞれ接着剤によって接着され、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光を前記第3面から出射させる各色光用の三角柱状ハウジングと、
前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面からそれぞれ出射させた前記第2偏光成分の各色光を色合成して色合成光を出射させる色合成光学系と、
前記色合成光を投射する投射レンズとを備え、
前記接着剤の透湿度を17g/m2・day以下としたことを特徴とする投射型表示装置である。
また、請求項2記載の発明は、前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光から不要な前記第1偏光成分の各色光を除去して該第2偏光成分の各色光を出射させる各色光用の透過型偏光板が前記接着剤により接着さ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である。
また、請求項3記載の発明は、前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光から不要な前記第1偏光成分の各色光を反射除去して該第2偏光成分の各色光を出射させる各色光用の反射型偏光板が前記接着剤により接着さ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である。
また、請求項4記載の発明は、前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光を透過させる各色光用の透明ガラス板が前記接着剤により接着されていると共に、前記色合成光学系の前記3つの入射面に前記各色光用の透明ガラス板を透過させた前記第2偏光成分の各色光から不要な前記第1偏光成分の各色光を除去する各色光用の透過型偏光板が固着さ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である。
また、請求項5記載の発明は、R光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分のR光を透過させるR光用の透明ガラス板が前記接着剤により接着され、且つ、G光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分のG光を透過させるG光用の透明ガラス板が前記接着剤により接着され、更に、B光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分のB光から不要な前記第1偏光成分のB光を反射除去して出射させるB光用の反射型偏光板が前記接着剤により接着されていると共に、前記色合成光学系の2つの入射面にR光用及びG光用の各透明ガラス板を透過させた前記第2偏光成分のR光及びG光から不要な前記第1偏光成分のR光及びG光を除去するR光用及びG光用の透過型偏光板が固着さ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である。
更に、請求項6記載の発明は、前記三角柱状ハウジングは、密閉した内部空間内に1気圧以上、2気圧未満の不活性ガスを封入したことを特徴とする請求項1〜請求項5のうちいずれか1項記載の投射型表示装置である。
請求項1記載の投射型表示装置によると、とくに、R光,G光,B光に対応してそれぞれ用意した各色光用の三角柱状ハウジングの第1面及び第2面に、偏光分離手段となる各色光用のワイヤグリッド偏光子と、画像形成手段となる各色光用の反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)とを透湿度が17g/m2・day以下の接着剤を用いてそれぞれ接着しているために、各色光用の三角柱状ハウジング内に実用上ほとんど問題ないレベルで水分の浸入を防ぐことができるので、各色光用の三角柱状ハウジング内での耐湿性が向上し、急激な温度,湿度の変化のある厳しい環境下でも結露せず、投射型表示装置を信頼性良く提供できる。
また、請求項2記載の投射型表示装置によると、とくに、各色光用の三角柱状ハウジングの第3面に、不要光分離手段となる各色光用の透過型偏光板を透湿度が17g/m2・day以下の接着剤を用いて接着しているために、請求項1記載の効果が得られる他に、各色光用の透過型偏光板により不要な第1偏光成分の各色光を除去できるので、投射画像の画像品質を向上させることができる。
また、請求項3記載の投射型表示装置によると、とくに、各色光用の三角柱状ハウジングの第3面に、不要光分離手段となる各色光用の反射型偏光板を透湿度が17g/m2・day以下の接着剤を用いて接着しているために、請求項1記載の効果が得られる他に、各色光に対して耐熱性や耐光性の良い各色光用の反射型偏光板により不要な第1偏光成分の各色光をより一層反射除去できるので、投射画像の画像品質をより一層向上させることができる。
また、請求項4記載の投射型表示装置によると、とくに、各色光用の三角柱状ハウジングの第3面に、ワイヤグリッド偏光子で反射させた第2偏光成分の各色光を透過させる各色光用の透明ガラス板を透湿度が17g/m2・day以下の接着剤を用いて接着しているために、請求項1記載の効果が得られる他に、色合成光学系の3つの入射面に各色光用の透明ガラス板を透過させた第2偏光成分の各色光から不要な第1偏光成分の各色光を除去する各色光用の透過型偏光板を固着しているため、投射画像の画像品質を向上させることができる。
また、請求項5記載の投射型表示装置によると、とくに、R光及びG光に対応してそれぞれ用意したR光及びG光用の三角柱状ハウジングの第3面に、第2偏光成分のR光及びG光を透過させるR光用及びG光用の透明ガラス板を透湿度が17g/m2・day以下の接着剤を用いて接着し、更に、B光に対応して用意したB光用の三角柱状ハウジングの第3面に、B光への不要光分離手段となるB光用の反射型偏光板を透湿度が17g/m2・day以下の接着剤を用いて接着しているために、請求項1記載の効果が得られる他に、色合成光学系の2つの入射面にR光用及びG光用の各透明ガラス板を透過させた第2偏光成分のR光及びG光から不要な第1偏光成分のR光及びG光を除去するR光用及びG光用の透過型偏光板を固着しているために、R光及びG光に対してR光用及びG光用の透過型偏光板によりR光及びG光中の不要偏光光を除去でき、且つ、短波長のB光に対して耐熱性や耐光性の良いB光用の反射型偏光板を用いることでB光中の不要偏光光を除去することができる。
更に、請求項6記載の投射型表示装置によると、とくに、請求項1〜請求項5のうちいずれか1項記載の投射型表示装置において、三角柱状ハウジングは、密閉した内部空間内に1気圧以上、2気圧未満の不活性ガスを封入したため、三角柱状ハウジング内に外部からの塵や埃が進入しにくくなるので、投射型表示装置の品質及び信頼性向上に寄与できる。
以下に本発明に係る投射型表示装置の一実施例を図1乃至図13を参照して、実施例1〜実施例4の順に詳細に説明する。
図1は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を説明するための平面図、
図2は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図、
図3(a)〜(c)は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、反射型液晶パネル組立体内のワイヤグリッド偏光子を説明するための図である。
図2は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図、
図3(a)〜(c)は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、反射型液晶パネル組立体内のワイヤグリッド偏光子を説明するための図である。
図1に示した如く、本発明に係る実施例1の投射型表示装置10Aは、後述するようにR光,G光,B光にそれぞれ対応した空間光変調素子として光を反射する反射型を用いて構成されている。
この実施例1の投射型表示装置10Aでは、無偏光の白色光を出射する光源11と、光源11からの白色光をR光(赤色光),G光(緑色光),B光(青色光)に色分解する色分解光学系17〜19と、R,G,B光用の各反射型空間光変調素子(以下、反射型液晶パネルと記す)33と、R,G,B光用の各反射型液晶パネル33でそれぞれ光変調された各色の画像光を色合成する3色合成クロスダイクロイックプリズム40と、この3色合成クロスダイクロイックプリズム40で得られた色合成画像光を投射する投射レンズ42とが同一平面上に配置されている。
まず、光源11はメタルハライドランプ,キセノンランプ,ハロゲンランプなどを用いてR光,G光,B光を含んだ無偏光の白色光を出射しており、この光源11から出射した白色光が放物面鏡12で反射されることにより、略々平行光となって放物面鏡12の前面に取り付けた第1のフライアイレンズアレイ13と、この第1のフライアイレンズアレイ13の前方に設けた第2のフライアイレンズアレイ14とに順に入射される。これら第1,第2のフライアイレンズアレイ13,14は、対をなして白色光の光束内の照度分布を均一化するためのインテグレータを構成している。尚,光源11の前方に、紫外光及び赤外光をカットする図示しない可視外光除去フィルタを配置しても良い。
この後、第1,第2のフライアイレンズアレイ13,14により照度分布を均一化された無偏光の白色光は、偏光変換光学素子となる偏光変換プリズムアレイ15に入射される。この偏光変換プリズムアレイ15は、偏光分離プリズムアレイと、λ/2位相差板とを有して、全体として平板状に構成されている。即ち、この偏光変換プリズムアレイ15に入射した光は、まず、偏光分離プリズムアレイが有する偏光ビームスプリッタ膜面により、この偏光ビームスプリッタ膜面に対するP偏光成分とS偏光成分とに分離される。
この際、偏光変換プリズムアレイ15の偏光ビームスプリッタ膜面は、平行なストライプ状に複数設けられており、それぞれが偏光変換プリズムアレイ15の主面に対して45°の傾斜を有している。この偏光ビームスプリッタ膜面において、P偏光成分は透過して偏光変換プリズムアレイ15の前面側に出射され、S偏光成分は反射される。一つの偏光ビームスプリッタ膜面によって反射されたS偏光成分は、光路を90°曲げられ、隣接する他の偏光ビームスプリッタ膜面によって再び反射されて光路を90°曲げられて、偏光変換プリズムアレイ15の前面側に出射される。
そして、このようなS偏光成分が出射される領域には、λ/2位相差板が設けられている。このλ/2位相差板を透過したS偏光成分は、偏光方向を90°回転され、偏光ビームスプリッタ膜面を透過したP偏光成分(または、偏光ビームスプリッタ膜面に2回反射されたS偏光成分)と同一の偏光方向となされる。このようにして、光源11からの無偏光の白色光が偏光変換プリズムアレイ15を透過した後に、所定の一方向の偏光光となされている。
この実施例1の形態においては、偏光変換プリズムアレイ15を透過した光は、図1中の符号で示すように、所定の一方向の偏光光として例えばP偏光光に変換されている。ただし、偏光変換プリズムアレイ15における偏光変換効率は100%ではなく、この偏光変換プリズムアレイ15からの出射光には、数%乃至数十%のS偏光成分が混入している。
尚、以下では、偏光変換プリズムアレイ15によって得られる所定の一方向の偏光光を第1偏光成分の光であるP偏光光として説明するが、これに限られるわけではなく、光源11からの白色光を光変換プリズムアレイ15でS偏光光に偏光変換する方法も可能である。
この後、偏光変換プリズムアレイ15を透過したP偏光光の白色光は、フィールドレンズ16を経て、第1のダイクロイックミラー17に入射する。この第1のダイクロイックミラー17では、R光,G光,B光を含んだ白色光からR光及びG光の2色の成分を反射させて90°方向を変え、残りのB光を透過させてそのまま直進させている。
そして、第1のダイクロイックミラー17で反射されたR光及びG光は、第1の金属膜反射ミラー18に入射し、この第1の金属膜反射ミラー18で反射されて90°方向を変えた後に第2のダイクロイックミラー19に入射する。この第2のダイクロイックミラー19では、R光を透過させてそのまま直進させて、R光をR光用反射型液晶パネル組立体30Rに入射させる一方、G光を反射させて90°方向を変えて、G光をG光用反射型液晶パネル組立体30Gに入射させている。
また、第1のダイクロイックミラー17を透過したB光は、第2,第3の金属膜反射ミラー20,21で順に反射されてB光用反射型液晶パネル組立体30Bに入射される。
上記から第1,第2のダイクロイックミラー17,19が光源11からの白色光をR光,G光,B光に色分解する色分解光学系を構成しており、且つ、光源11から色分解光学系17,19までの各構成部材が、R光,G光,B光を、各色光用の反射型液晶パネル(反射型空間光変調素子)33にそれぞれ照明するための各色光照明手段となっている。
尚、この実施例1では、光源11からの白色光を色分解光学系17,19によりR光,G光,B光に色分解させた例を用いて説明しているが、これに限ることなく、例えば、R光,G光,B光をそれぞれ出射するR光用,G光用,B光用の各LED光源を用いれば、色分解光学系17,19を設ける必要がなくなるので、各色光照明手段となる各色光用のLED光源からそれぞれ出射したR光,G光,B光の各一方向の偏光成分(第1偏光成分)を、各色光に対応した各色光用の反射型液晶パネル33にそれぞれ直接照明しても良いものである。また、上記した各色光照明手段となる各色光用のLED光源を、後述する実施例2〜実施例4に対しても適用可能である。
ここで、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bは全て同一に構成されており、且つ、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bは、直方体形状に形成された色合成光学系となる3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向している。
この際、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bと、3色合成クロスダイクロイックプリズム40は、図2に示した如く、アルミ材などを用いたベース台25上に接着剤により固定されている。
更に、図2に示した如く、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bのそれぞれは、板金材を用いて直角三角形状の下面31a及び上面31bとの間に、各色光用の直角三角柱31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光照明手段による各色光の光軸に対して45°傾けた第1面31cと、この第1面31cを挟んで互いに直交した第2面31d及び第3面31eとをそれぞれ枠状に形成して、各面31a〜51eで囲まれた内部を中空状の空洞に形成した三角柱状ハウジング(以下、直角三角柱と呼称する)31を各色光ごとに用意している。
そして、各色光用の直角三角柱31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光照明手段による各色光の光軸に対して45°傾けて配置した第1面31cに各色光照明手段からの各色光中に含まれる第1偏光成分の各色光を透過させた後に各色光用の反射型空間光変調素子33に入射して光変調・反射された第2偏光成分の各色光を反射させる各色光用のワイヤグリッド偏光子32が接着剤により接着され、且つ、各色光用のワイヤグリッド偏光子32を透過させた各色光の光軸に対して直交して配置した第2面31dに各色光用の反射型液晶パネル33がアパーチャマスク板34を介して接着剤により接着されている。
更に、各色光用の反射型液晶パネル33からの反射光を各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射させた第2偏光成分の各色光の光軸に対して直交して配置した第3面31eに各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射された第2偏光成分の各色光から不要な第1偏光成分の各色光を除去して出射させる各色光用の透過型偏光板34が接着剤により接着されている。
言い換えると、ワイヤグリッド偏光子32は内部が空洞な直角三角柱31の45°傾斜した第1面31cに接着され、反射型液晶パネル33は直角三角柱31の第1面31cを挟む2面のうちで第2面31dに接着され、透過型偏光板36は第2面31dに直角な第3面31eに接着されている。
尚、上記した三角柱状ハウジングは、直角三角柱に限定されるものでもなく、即ち、各色光用のワイヤグリッド偏光子32を接着した第1面31cと各色光用の反射型液晶パネル33を接着した第2面31dとのなす角ドが45°であることが必要であるものの、第1面31cに接着した各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射させた第2偏光成分の各色光を第3面31eから透過できれば良いので、第2面31dと第3面31eのなす角度は90°に限定されるものではない。
好ましくは、直角三角柱31の下面31a及び上面31bと第1面31c〜第3面31eとで直角三角柱状に囲まれた内部空間に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを1気圧以上の気圧状態で封入させて、上面31bに取り付けた蓋45を介して塵埃などに対して密閉させた状態で、各色光用の透過型偏光板36側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている。
また、各色光用の直角三角柱31にそれぞれ取り付けたワイヤグリッド偏光子32及び反射型液晶パネル33並びに透過型偏光板36は、ベース台25に対して垂設されている。
また、反射型液晶パネル33は、開口を規制するアパーチャマスク板34内に接着剤により接着されて直角三角柱31に一体的に取り付けられていると共に、反射型液晶パネル33の裏面側に放熱用のヒートシンク35が取り付けられている。尚、反射型液晶パネル33は、アパーチャマスク板34を介すことなく、直角三角柱31の第2面31dに接着剤により直接接着しても良い。
そして、例えば、R光用反射型液晶パネル組立体30RにP偏光成分(第1偏光成分)のR光が入射した時に、このP偏光成分のR光を直角三角柱31に取り付けたワイヤグリッド偏光子32を透過させて、R光用の反射型液晶パネル33に入射させている。
上記したワイヤグリッド偏光子32は、光源11(図1)からの光に対して偏光光を分離する偏光分離手段となる板状の反射型偏光板の一種であり、図3(a)に示した如く、光学ガラス板32a上に、アルミニウムなどの金属線32bを例えば140nmのピッチで規則正しくストライプ状に多数本並べて形成したものであり、金属線32bに垂直な偏光成分(例えば、P偏光光)をそのまま透過させ、且つ、金属線32bに平行な偏光成分(例えば、S偏光光)は反射する機能を有している。
そして、図3(b)に示した如く、ワイヤグリッド偏光子32へのP偏光光による入射光の入射角θをパラメータとした時に、P偏光成分の透過率の波長依存性を図3(c)に示している。この図3(c)において、aはワイヤグリッド偏光子32へのP偏光光による入射光の入射角θが0°、bは入射角θが−15°、cは入射角θが+15°の場合を示している。尚、入射角θは、ワイヤグリッド偏光子32への入射光が光軸に対してなす角度であり、ワイヤグリッド偏光子32の入射面は光軸に対して45°傾斜されている。このワイヤグリッド偏光子32においては、入射角θが±15°に達しても、P偏光光の透過率の波長依存性は、可視波長領域で極めて小さく、安定している。
このため、ワイヤグリッド偏光子32を用いると、明るく、色再現性の良好な表示画像が得られることがわかる。また、ワイヤグリッド偏光子32は、一枚の板状の偏光分離板であるので、軽量である。また、ワイヤグリッド偏光子32は、光源11(図1)から発せられる光を吸収しにくいため、複屈折による表示画像の品質低下を抑えることができる。
再び図1及び図2に戻り、R光用のワイヤグリッド偏光子32を透過したP偏光光によるR光がR光用の反射型液晶パネル33に入射すると、R光用の反射型液晶パネル33内でR光の画像信号に応じて光変調された後に反射された光束は再びR光用のワイヤグリッド偏光子32に戻る。ここで、R光用のワイヤグリッド偏光子32においては、R光用の反射型液晶パネル33で光変調されて反射されて第1偏光成分のR光であるP偏光光とは異なる第2偏光成分のR光であるS偏光光の光束のみを反射する。
この際、反射型液晶パネル33は、シリコン基板上にスイッチング素子をマトリックス状に設けると共にこの上方に絶縁層を介してアルミニウムなどの金属からなる画素電極をマトリックス状に複数設け、この複数の画素電極と透明基板に設けた共通電極との間に液晶を封入して、複数の画素電極と共通電極との間に電圧を印加して、透明基板側から入射させた入射光に各色光の画像信号に応じて光変調し、この入射光を複数の画素電極で反射させた画像光を出射するように反射型として構成されている。このような反射型液晶パネル33は、画素集積度が高いので高解像度画像に適しており、また、複数の画素電極の下方に回路構造を積層できるので、開口率を90%程度に高めることができ、明るく滑らかで細密な画像を表示できるという長所がある。
この後、R光用のワイヤグリッド偏光子32で反射されたS偏光光によるR光は、R光用の直角三角柱31内で3色合成クロスダイクロイックプリズム40と対向して配置されたR光用の不要偏光光除去手段となる透過型偏光板36に入射され、この透過型偏光板36で不要な第1偏光成分のR光であるP偏光光を除去しながら透過型偏光板36を透過したS偏光成分(第2偏光成分)のR光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40aから入射させている。
この際、上記した不要偏光光除去手段となる透過型偏光板36は、ワイヤグリッド偏光子32で反射された反射光に不要偏光光であるP偏光光が混入されている場合に、このままでは表示画像のコントラスト比が低下する要因となるので、不要なP偏光光を除去するために設けられている。
そして、透過型偏光板36としては、基材フィルム(ポリビニルアルコール;PVA)にヨウ素や有機染料などの二色性の材料を染色、吸着させ、高度に延伸、配向させることで、吸収二色性を発現させているものである。このPVA偏光層をTAC(トリアセチルセルロース)層で挟んだ偏光フィルムを、ガラス基板上に粘着材、または、接着剤で貼り付けた構成である。このような吸収二色性を基本原理とした透過型偏光板36は、入射する光束の直交する偏光成分のうち、二色性染料の配列と同方向の偏光成分を吸収し、他方の偏光成分を透過する。
この透過型偏光板36は光吸収型であるので、耐熱性、放熱性を考慮し、水晶やサファイアなどの熱伝導性に優れた基板を用いて構成することが望ましい。光利用率の向上のためと、界面での不要反射光による表示画像の品位低下を防止するため、透過型偏光板36の空気界面には、減反射コートを施す必要がある。これらの偏光特性、反射防止膜特性は、R,G,B各色について最適化されることが望ましい。
また、透過型偏光板36は、片面フィルムで構成しても良いが、フィルムの表面を波長オーダで平坦化するのは困難であるので、このフィルム表面の非平面性が波面収差となり、解像度を劣化させる要因となる。そこで、より高い解像度を実現するためには、この偏光フィルムを平坦な光学研磨の施された基板(白板ガラス、光学ガラス、水晶、石英、サファイアなど)で挟み、接着剤、または、粘着材でフィルムの凹凸を埋めることで、解像度劣化を防ぐことができる。
以下、上記したR光と同様に、G光及びB光をG光用反射型液晶パネル組立体30G及びB光用反射型液晶パネル組立体30Bに入射させた時に、G光用及びB光用の反射型液晶パネル33,33で光変調されて反射されたS偏光光のG光及びB光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40b及び入射面40cから入射させている。
この後、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cから入射されたR光,G光,B光の各画像光は、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内に形成した第1,第2ダイクロイック膜40e,40fによって色合成され、この色合成クロスダイクロイックプリズム40で得られた色合成画像光が出射面40dから出射されて1/4波長板41を介して投射レンズ42に入射され、この投射レンズ42によって図示しないスクリーン上に拡大投射されて実像を結像し、色合成画像光を表示している。
上記した3色合成クロスダイクロイックプリズム40は、光学ガラスを用いて直方体(立方体も含む)に形成されており、上面から見た時に第1,第2ダイクロイック膜40e,40fがX字状にクロスしている。
この際、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内の第1ダイクロイック膜40eは、入射面40aから入射したR光を反射して90°方向を変えて出射面40dから出射させ、且つ、入射面40bから入射したG光をそのまま透過して出射面40dから出射させ、入射面40cから入射したB光も透過させる機能を備えている。
また、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内の第2ダイクロイック膜40fは、入射面40cから入射したB光を反射して90°方向を変えて出射面40dから出射させ、且つ、入射面40bから入射したG光をそのまま透過して出射面40dから出射させ、入射面40aから入射したR光も透過させる機能を備えている。
従って、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内に形成した第1,第2ダイクロイック膜40e,40fで3色合成が可能になっている。
また、3色合成クロスダイクロイックプリズム40と投射レンズ42との間に配置した1/4波長板41は、投射レンズ42のレンズ表面からの微量な反射光が3色合成クロスダイクロイックプリズム40,透過型偏光板36,ワイヤグリッド偏光子32を介して反射型液晶パネル33側に戻り、再度反射されてスクリーンに達し、ゴースト状に不要光が現われるのを防ぐためのものであり、この1/4波長板41は必要に応じて設置すれば良いものである。
ここで、上記したR光用反射型液晶パネル組立体30R,G光用反射型液晶パネル組立体30G,B光用反射型液晶パネル組立体30Bを組み立てる際に、この実施例1の要部となるR,G,B光用の各直角三角柱31の第1〜第3面31c〜31eに、ワイヤグリッド偏光子32と、反射型液晶パネル33と、透過型偏光板36とをそれぞれ接着する際の接着剤について、図4〜図6を用いて説明する。
図4は接着剤の透湿度を可変して予備実験を行う状態を示した斜視図、
図5は接着剤の透湿度を可変して予備実験を行った結果を示した図、
図6は摂氏温度に対する接着剤の透湿度を示すと共に、露点と接着剤の透湿度との関係を示した図である。
図5は接着剤の透湿度を可変して予備実験を行った結果を示した図、
図6は摂氏温度に対する接着剤の透湿度を示すと共に、露点と接着剤の透湿度との関係を示した図である。
R,G,B光用の各直角三角柱31の第1〜第3面31c〜31eに、ワイヤグリッド偏光子32と、反射型液晶パネル33と、透過型偏光板36とをそれぞれ接着する際の接着剤としては、例えばナガセケミテックス(株)製の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)を用いており、この紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)はJIS Z 0208に基づいて測定した時に硬化物(エポキシ樹脂)の透湿度が17g/m2・day以下のものを用いたが、この理由については後で述べる。
尚、上記した透湿度(Water Vapor Transmission Rate)は、水蒸気透過度とも呼ばれ、「所定の温度及び所定の湿度の条件下で単位時間に単位面積の試験片を透過する水蒸気の量」と定義されており、その単位はg/m2・day、又は、g/m2・24hrで表されるものである。
この際、上記した接着剤を硬化させるために、ファイバータイプのキセノン水銀ランプ紫外線照射装置(図示せず)により、100mW/cm2の照度で1分間硬化させ、この後、80°Cの恒温槽(図示せず)に約1時間放置して完全に硬化させた。尚、ナガセケミテックス(株)製の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)では、上記のように紫外線硬化の後、加熱硬化が必要であるが、紫外線のみで硬化する接着剤の場合には加熱する必要はない。
ここで、上記したナガセケミテックス(株)製の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)を採用するにあたって、JIS Z 0208に基づいて測定した時に硬化物(エポキシ樹脂)の透湿度が5g/m2・day,16g/m2・day,28g/m2・day,41g/m2・dayである4種類の接着剤を用意して、予備実験を行った。
この際、図4に示した如く、予備実験をする時に、各色光用の直角三角柱31と同じ容積を有するアルミ製の直方体容器BOXにガラス板GPを硬化物の透湿度が5g/m2・day,16g/m2・day,28g/m2・day,41g/m2・dayである4種類の接着剤を用いて接着剤ごとに、ガラス板GPと直方体容器BOXとの当接部であるガラス板GPの4辺の各端部を接着剤で十分に覆うようにコーキングを施して接着して、直方体容器BOX内を気密にした。
この後、ガラス板GPを各接着剤により接着した4個の直方体容器BOXを60°C,90%の雰囲気内に1週間放置した後に、25°Cの室温雰囲気に取り出して十分時間が経過した後にガラス板GPの内面の状態を観察した。
ここで、アルミ製の直方体容器BOX内に湿度が入り込んでいると、25°Cの室温雰囲気に戻した時に直方体容器BOX内と対向するガラス板GPの内面に水滴が付着するので、この水滴の付着程度で湿度の浸入量を測定した結果が図5に示した如く得られた。
この図5より、硬化物の透湿度が5g/m2・day,16g/m2・dayである2種類の接着剤はガラス板GPの内面に水滴が付着しなかった。一方、硬化物の透湿度が28g/m2・day,41g/m2・dayである2種類の接着剤はガラス板GPの内面に水滴が付着し、且つ、透湿度の値が大きい方が水滴の付着量も多かった。
ここで、上記した接着剤の透湿度について更に検討を行った。ガラス板GPと直方体容器BOXとの間で水蒸気が透過すると、直方体容器BOX内はガラス板GPと直方体容器BOXとを接着した当初の雰囲気以上の湿度となる。
ガラス板GPと直方体容器BOXとの接着時の雰囲気を22°C,60%とした時、この状態ではガラス板GPと直方体容器BOXとで密閉された内部空間は11.66g/m3の水蒸気を含んでいることになる。このままの状態で温度を下げていくと、飽和水蒸気圧になる温度(結露が始まる温度)は13°Cとなる。上記した4種類の透湿度の接着剤それぞれを使用した時、上記の接着時の雰囲気において結露が始まる温度(露点)が何度であるか調べた。露点と接着剤の透湿度との関係は、図6に示す結果となった。
この際、図6の横軸は接着剤の透湿度[g/m2・day]を示し、縦軸は摂氏温度[°C]を示している。この図6から、露点が13°Cの時の接着剤の透湿度は17g/m2・dayであることがわかる。
上記より、硬化物(エポキシ樹脂)の透湿度が17g/m2・day以下の接着剤を用いれば、各色光用の直角三角柱31内に実用上ほとんど問題ないレベルで水分の浸入を防ぐことができるので、各色光用の直角三角柱31内での耐湿性が向上し、急激な温度,湿度の変化のある厳しい環境下でも結露せず、実施例1の投射型表示装置10Aを信頼性良く提供できる。
更に、上記したR光用反射型液晶パネル組立体30R,G光用反射型液晶パネル組立体30G,B光用反射型液晶パネル組立体30Bを組み立てた際に、この実施例1の要部となるR,G,B光用の各直角三角柱31内に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを封入する動作について、図7を用いて説明する。
図7は直角三角柱内に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを封入する動作を説明するための斜視図である。
図7に示した如く、R,G,B光用の各直角三角柱31の第1〜第3面31c〜31eにワイヤグリッド偏光子32と、反射型液晶パネル33と、透過型偏光板36とをそれぞれ接着してR光用反射型液晶パネル組立体30R,G光用反射型液晶パネル組立体30G,B光用反射型液晶パネル組立体30Bを組み立てた後に、R光,G光,B光用の各直角三角柱31をグローブボックスGB内に挿入する。
この際、グローブボックスGB内には窒素又はアルゴンなどの不活性ガスが1気圧以上の気圧状態で封入されている。そして、グローブボックスGB内で各直角三角柱31の上面31bに穿設したネジ孔31b1から窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを各直角三角柱31内に封入した後に、ネジ孔31b1に蓋45を螺合させることで、各直角三角柱31内に1気圧以上の不活性ガスが密閉された状態で封入され、この後、各直角三角柱31をグローブボックスGB内から取り出す。
ここで、R光,G光,B光用の各直角三角柱31内に封入する不活性ガスは、好ましくは1気圧を超える気圧である。各直角三角柱31内に1気圧を超える気圧の不活性ガスを封入すれば、外部の塵や埃が各直角三角柱31内に進入しにくくなる。
更に好ましくは1.2気圧以上の気圧である。これは次の理由による。投射型表示装置10Aの稼動最低保証温度は通常−20°Cであり、各直角三角柱31内の気圧を1.2気圧以上としておけば稼動最低保証温度でも1気圧以上となる。
尚、光学部品の変質防止及び塵や埃の防止という点では各直角三角柱31内の気圧の上限はないが、各直角三角柱31の各面を構成するガラス板のたわみを考慮すると、2気圧未満が好ましい。より好ましくは1.5気圧以下である。
図8は本発明に係る実施例2の投射型表示装置を説明するための平面図、
図9は本発明に係る実施例2の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図である。
図9は本発明に係る実施例2の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図である。
図8及び図9に示した如く、本発明に係る実施例2の投射型表示装置10Bでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’内に実施例1で用いた各色光用の透過型偏光板36に置き換えて、各色光用の不要偏光光除去手段として、不要な第1偏光成分の各色光(P偏光光)を反射除去して第2偏光成分の各色光(S偏光光)を出射する各色光用の反射型偏光板37を用いている点が実施例1に対して異なっているだけであるので、実施例1に対して異なる点について以下簡略に説明する。
即ち、図9に示した如く、実施例2の投射型表示装置10Bでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’のそれぞれは、内部を中空状の空洞に形成した直角三角柱(三角柱状ハウジング)31を各色光ごとに用意している。
そして、各色光用の直角三角柱31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光照明手段による各色光の光軸に対して45°傾けて配置した第1面31cに各色光用のワイヤグリッド偏光子32が接着剤により接着され、且つ、各色光用のワイヤグリッド偏光子32を透過させた各色光の光軸に対して直交して配置した第2面31dに各色光用の反射型液晶パネル33がアパーチャマスク板34を介して接着剤により接着されている点は実施例1に対して同じである。
一方、実施例1に対して異なる点について説明すると、各色光用の反射型液晶パネル33からの反射光を各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射させた第2偏光成分の各色光の光軸に対して直交して配置した第3面31eに不要偏光光除去手段となる各色光用の反射型偏光板37が実施例1の透過型偏光板36に代えて接着剤により接着されている。
更に、直角三角柱31の下面31a及び上面31bと第1面31c〜第3面31eとで直角三角柱状に囲まれた内部空間に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを1気圧以上、2気圧未満の気圧状態で封入させて、上面31bに取り付けた蓋45を介して塵埃などに対して密閉させた状態で、各色光用の反射型偏光板37側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている。
この際、R,G,B光用の各直角三角柱31の第1〜第3面31c〜31eに、ワイヤグリッド偏光子32と、反射型液晶パネル33と、反射型偏光板37とをそれぞれ接着する際の接着剤としては、実施例1と同様に、例えばナガセケミテックス(株)製の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)で硬化物(エポキシ樹脂)の透湿度が17g/m2・day以下のものを用いているので、各色光用の直角三角柱31内での耐湿性が向上し、急激な温度,湿度の変化のある厳しい環境下でも結露せず、実施例2の投射型表示装置10Bを信頼性良く提供できる。
また、不要偏光光除去手段となる反射型偏光板37として、例えば、ワイヤグリッド偏光子を用いており、このワイヤグリッド偏光子は、実施例1で用いた光吸収型の透過型偏光板36に比較して耐熱性や耐光性に優れているので、ハイパワーの光源11からの光に対して十分な信頼性を得ることができる。
従って、実施例2では、各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射された各色光用の反射型液晶パネル33からの各色の画像光に対して各色光用の反射型偏光板37によりS偏光光以外の不要偏光光(P偏光光)を除去してS偏光光が出射され、この後、各色光用の反射型偏光板37を透過した各色の画像光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40で色合成している。
図10は本発明に係る実施例3の投射型表示装置を説明するための平面図、
図11は本発明に係る実施例3の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図である。
図11は本発明に係る実施例3の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図である。
図10及び図11に示した如く、本発明に係る実施例3の投射型表示装置10Cでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’’内に実施例1で用いた各色光用の透過型偏光板36に置き換えて、各色光用の透明ガラス板38を用い、且つ、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに各色光用の不要偏光光除去手段としてそれぞれ固着させた光吸収型の透過型偏光板39が、実施例1に対して異なっているだけであるので、実施例1に対して異なる点について以下簡略に説明する。
即ち、図11に示した如く、実施例3の投射型表示装置10Cでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’’のそれぞれは、内部を中空状の空洞に形成した直角三角柱(三角柱状ハウジング)31を各色光ごとに用意している。
そして、各色光用の直角三角柱31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光照明手段による各色光の光軸に対して45°傾けて配置した第1面31cに各色光用のワイヤグリッド偏光子32が接着剤により接着され、且つ、各色光用のワイヤグリッド偏光子32を透過させた各色光の光軸に対して直交して配置した第2面31dに各色光用の反射型液晶パネル33がアパーチャマスク板34を介して接着剤により接着されている点は実施例1に対して同じである。
一方、実施例1に対して異なる点について説明すると、各色光用の反射型液晶パネル33からの反射光を各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射させた第2偏光成分の各色光の光軸に対して直交して配置した第3面31eに各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射された第2偏光成分の各色光をそのまま透過させる各色光用の透明ガラス板38が実施例1の透過型偏光板36に代えて接着剤により接着されている。
更に、直角三角柱31の下面31a及び上面31bと第1面31c〜第3面31eとで直角三角柱状に囲まれた内部空間に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを1気圧以上、2気圧未満の気圧状態で封入させて、上面31bに取り付けた蓋45を介して塵埃などに対して密閉させた状態で、各色光用の透明ガラス板38側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている。
この際、R,G,B光用の各直角三角柱31の第1〜第3面31c〜31eに、ワイヤグリッド偏光子32と、反射型液晶パネル33と、透明ガラス板38とをそれぞれ接着する際の接着剤としては、実施例1と同様に、例えばナガセケミテックス(株)製の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)で硬化物(エポキシ樹脂)の透湿度が17g/m2・day以下のものを用いているので、各色光用の直角三角柱31内での耐湿性が向上し、急激な温度,湿度の変化のある厳しい環境下でも結露せず、実施例3の投射型表示装置10Cを信頼性良く提供できる。
上記に伴って、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cには、各色光用の透明ガラス板38を透過させた第2偏光成分の各色光から不要な第1偏光成分の各色光を除去するために光吸収型に形成された各色光用の透過型偏光板39がそれぞれ上記した紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)を用いて固着されている。
従って、実施例3では、各色光用のワイヤグリッド偏光子32で反射された各色光用の反射型液晶パネル33からの各色の画像光が各色光用の透明ガラス板38からそのまま出射され、この後、各色光用の透明ガラス板38を透過した各色の画像光に対して3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに固着させた各色光用の透過型偏光板39によりS偏光光以外の不要偏光光(P偏光光)を除去して、各色光用の透過型偏光板39を透過した各色の画像光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40で色合成している。
図12は本発明に係る実施例4の投射型表示装置を説明するための平面図、
図13は本発明に係る実施例4の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図である。
図13は本発明に係る実施例4の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びに投射レンズを上方から見た斜視図である。
図12及び図13に示した如く、実施例4の投射型表示装置10Dでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’に対して実施例3の技術的思想を適用し、R光及びG光に対して不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板39を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a,40bに固着させる一方、B光用反射型液晶パネル組立体30B’に対して実施例2の技術的思想を適用し、B光用反射型液晶パネル組立体30B’内にB光に対して不要偏光光除去手段として比較的耐熱性及び耐光性がある反射型偏光板37を用いている点が特徴である。
即ち、図13に示した如く、実施例4の投射型表示装置10Dでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’は、内部を中空状の空洞に形成したR光用の直角三角柱(三角柱状ハウジング)31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光用の照明手段のうちでR光用の照明手段によるR光の光軸に対して45°傾けて配置した第1面31cにR光用のワイヤグリッド偏光子32が接着剤により接着され、且つ、R光用のワイヤグリッド偏光子32を透過させたR光の光軸に対して直交する第2面31dにR光用の反射型液晶パネル33がアパーチャマスク板34を介して接着剤により接着されていると点は実施例1に対して同じである。
また、G光用反射型液晶パネル組立体30G’’は、内部を中空状の空洞に形成したG光用の直角三角柱(三角柱状ハウジング)31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光用の照明手段のうちでG光用の照明手段によるG光の光軸に対して45°傾けて配置した第1面31cにG光用のワイヤグリッド偏光子32が接着剤により接着され、且つ、G光用のワイヤグリッド偏光子32を透過させたG光の光軸に対して直交する第2面31dにG光用の反射型液晶パネル33がアパーチャマスク板34を介して接着剤により接着されていると点は実施例1に対して同じである。
一方、R光及びG光に関して実施例1に対して異なっているものの、実施例3と同じ形態である点について説明すると、R光用の反射型液晶パネル33からの反射光をR光用のワイヤグリッド偏光子32で反射させた第2偏光成分のR光の光軸に対して直交する第3面31eにR光用の透明ガラス板38が実施例1の透過型偏光板36に代えて接着剤により接着されている。
また、G光用の反射型液晶パネル33からの反射光をG光用のワイヤグリッド偏光子32で反射させた第2偏光成分のG光の光軸に対して直交する第3面31eにG光用の透明ガラス板38が実施例1の透過型偏光板36に代えて接着剤により接着されている。
更に、R光用及びG光用の直角三角柱31の下面31a及び上面31bと第1面31c〜第3面31eとで直角三角柱状に囲まれた内部空間に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを1気圧以上、2気圧未満の気圧状態で封入させて、上面31bに取り付けた蓋45を介して塵埃などに対して密閉させた状態で、R光用及びG光用の透明ガラス板38側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a,40bに接着剤で接着させたR光用及びG光用の不要偏光光除去手段となる透過型偏光板39に対して各隙間を隔てて対向させている。
この際、R光用及びG光用の各直角三角柱31の第1〜第3面31c〜31eに、ワイヤグリッド偏光子32と、反射型液晶パネル33と、透明ガラス板38とをそれぞれ接着する際の接着剤としては、実施例1と同様に、例えばナガセケミテックス(株)製の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)で硬化物(エポキシ樹脂)の透湿度が17g/m2・day以下のものを用いている。
次に、B光用反射型液晶パネル組立体30B’は、内部を中空状の空洞に形成したB光用の直角三角柱(三角柱状ハウジング)31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光用の照明手段のうちでB光用の照明手段によるB光の光軸に対して45°傾けて配置した第1面31cにB光用のワイヤグリッド偏光子32が接着剤により接着され、且つ、B光用のワイヤグリッド偏光子32を透過させたB光の光軸に対して直交する第2面31dにB光用の反射型液晶パネル33がアパーチャマスク板34を介して接着剤により接着されていると点は実施例1に対して同じである。
一方、B光に関して実施例1に対して異なっているものの、実施例2と同じ形態である点を説明すると、B光用の反射型液晶パネル33からの反射光をB光用のワイヤグリッド偏光子32で反射させた第2偏光成分のB光の光軸に対して直交する第3面31eに不要偏光光除去手段となるB光用の反射型偏光板37が実施例1の透過型偏光板36に代えて接着剤により接着されている。
更に、G光用の直角三角柱31の下面31a及び上面31bと第1面31c〜第3面31eとで直角三角柱状に囲まれた内部空間に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを1気圧以上、2気圧未満の気圧状態で封入させて、上面31bに取り付けた蓋45を介して塵埃などに対して密閉させた状態で、B光用の反射型偏光板37側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40cに対して隙間を隔てて対向させている。
この際、B光用の各直角三角柱31の第1〜第3面31c〜31eに、ワイヤグリッド偏光子32と、反射型液晶パネル33と、反射型偏光板37とをそれぞれ接着する際の接着剤としては、実施例1と同様に、例えばナガセケミテックス(株)製の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤XNR−5516(商品名)で硬化物(エポキシ樹脂)の透湿度が17g/m2・day以下のものを用いている。
従って、実施例4でも、各色光用の直角三角柱31内での耐湿性が向上し、急激な温度,湿度の変化のある厳しい環境下でも結露せず、実施例4の投射型表示装置10Dを信頼性良く提供できる。
この実施例4では、G光に対してのみ反射型偏光板37としてワイヤグリッド偏光子を用いているが、このワイヤグリッド偏光子は一般的に1枚あたりのコストが光吸収型の透過型偏光板39に比べて高価である。
従って、コストと信頼性のバランスを考慮して、R光及びG光に対して光吸収型の透過型偏光板39を用い、B光に対して比較的耐熱性及び耐光性がある反射型偏光板37を用いている。この際、B光に対して反射型偏光板37を用いる理由は、光吸収型の透過型偏光板39が短波長側の光吸収率が高く発熱も大きいことと、短波長のB光に対して耐光性が弱いので、B光の偏光特性が低下し易く、R光やG光よりもB光に対して改善するのが効果的であるからである。
10A…実施例1の投射型表示装置、
10B…実施例2の投射型表示装置、
10C…実施例3の投射型表示装置、
10D…実施例4の投射型表示装置、
11…光源、15…偏光変換光学素子(偏光変換プリズムアレイ)、
17…第1のダイクロイックミラー、19…第2のダイクロイックミラー、
25…ベース台、
30R,30R’,30R’’…R光用反射型液晶パネル組立体、
30G,30G’,30G’’…G光用反射型液晶パネル組立体、
30B,30B’,30B’’…B光用反射型液晶パネル組立体、
31…三角柱状ハウジング(直角三角柱)、
31a…上面、31b…下面、31c〜31e…第1面〜第3面、
32…ワイヤグリッド偏光子、
33…反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)、
34…アパーチャマスク板、35…ヒートシンク、
36…透過型偏光板、37…反射型偏光板、
38…透明ガラス板、39…透過型偏光板、
40…3色合成クロスダイクロイックプリズム、
40a〜40c…入射面、40d…出射面、
42…投射レンズ、
45…蓋。
10B…実施例2の投射型表示装置、
10C…実施例3の投射型表示装置、
10D…実施例4の投射型表示装置、
11…光源、15…偏光変換光学素子(偏光変換プリズムアレイ)、
17…第1のダイクロイックミラー、19…第2のダイクロイックミラー、
25…ベース台、
30R,30R’,30R’’…R光用反射型液晶パネル組立体、
30G,30G’,30G’’…G光用反射型液晶パネル組立体、
30B,30B’,30B’’…B光用反射型液晶パネル組立体、
31…三角柱状ハウジング(直角三角柱)、
31a…上面、31b…下面、31c〜31e…第1面〜第3面、
32…ワイヤグリッド偏光子、
33…反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)、
34…アパーチャマスク板、35…ヒートシンク、
36…透過型偏光板、37…反射型偏光板、
38…透明ガラス板、39…透過型偏光板、
40…3色合成クロスダイクロイックプリズム、
40a〜40c…入射面、40d…出射面、
42…投射レンズ、
45…蓋。
Claims (6)
- R光,G光,B光にそれぞれ対応した各色光用の反射型空間光変調素子と、
前記R光,G光,B光を、前記各色光用の反射型空間光変調素子にそれぞれ照明するための各色光照明手段と、
前記各色光照明手段からの各色光中に含まれる第1偏光成分の各色光を透過させ、この透過した第1偏光成分の各色光を前記各色光用の反射型空間光変調素子によって光変調・反射させた第2偏光成分の各色光を反射させる各色光用のワイヤグリッド偏光子と、
三角形状の下面及び上面との間に、前記各色光照明手段による各色光の光軸に対して45°傾けた第1面と、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子を透過させた前記第1偏光成分の各色光の光軸に対して直交して配置した第2面と、第3面とを形成した中空の三角柱状であり、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子が前記第1面に、前記各色光用の反射型空間光変調素子が前記第2面にそれぞれ接着剤によって接着され、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光を前記第3面から出射させる各色光用の三角柱状ハウジングと、
前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面からそれぞれ出射させた前記第2偏光成分の各色光を色合成して色合成光を出射させる色合成光学系と、
前記色合成光を投射する投射レンズとを備え、
前記接着剤の透湿度を17g/m2・day以下としたことを特徴とする投射型表示装置。 - 前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光から不要な前記第1偏光成分の各色光を除去して該第2偏光成分の各色光を出射させる各色光用の透過型偏光板が前記接着剤により接着さ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。
- 前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光から不要な前記第1偏光成分の各色光を反射除去して該第2偏光成分の各色光を出射させる各色光用の反射型偏光板が前記接着剤により接着さ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。
- 前記各色光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分の各色光を透過させる各色光用の透明ガラス板が前記接着剤により接着されていると共に、前記色合成光学系の前記3つの入射面に前記各色光用の透明ガラス板を透過させた前記第2偏光成分の各色光から不要な前記第1偏光成分の各色光を除去する各色光用の透過型偏光板が固着さ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。
- R光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分のR光を透過させるR光用の透明ガラス板が前記接着剤により接着され、且つ、G光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分のG光を透過させるG光用の透明ガラス板が前記接着剤により接着され、更に、B光用の三角柱状ハウジングの前記第3面に、前記ワイヤグリッド偏光子で反射させた前記第2偏光成分のB光から不要な前記第1偏光成分のB光を反射除去して出射させるB光用の反射型偏光板が前記接着剤により接着されていると共に、前記色合成光学系の2つの入射面にR光用及びG光用の各透明ガラス板を透過させた前記第2偏光成分のR光及びG光から不要な前記第1偏光成分のR光及びG光を除去するR光用及びG光用の透過型偏光板が固着さ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。
- 前記三角柱状ハウジングは、密閉した内部空間内に1気圧以上、2気圧未満の不活性ガスを封入したことを特徴とする請求項1〜請求項5のうちいずれか1項記載の投射型表示装置。
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