JP2008180856A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レジストレーションずれを軽減し、安定性の高い高品位画像を得ることができる投射型表示装置を提供する。
【解決手段】 三角柱状支持部材３１の第１面３１ｃに設けられた矩形孔３１ｃ１の外周２段の凹部分の深い側３１ｃ２の３箇所の凸部３１ｃ４にワイヤグリッド偏光子３２を取り付け、浅い側３１ｃ３とまたがって密閉部材３３を配置し、更に上部に、板バネ部材３４を設置する。３箇所の押え部分３４ａは、３１ｃ４と一致しワイヤグリッド偏光子３２を垂直方向から押え固定し、枠部分３４ｂで密閉部材３３を抑え固定する。板バネ部材３４は、三角柱状支持部材３１の下面３１ａおよび上面３１ｂに形成された爪部３１ａ１，３１ｂ１に矩形孔部分３４ｃを引っ掛けて固定し、一定の荷重で板バネ部材の押さえ部分３４ａがワイヤグリッド偏光子３２を押さえるようにする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ＲＧＢ３原色光に対応して各色光ごとに用意した３つの反射型空間光変調素子により変調された各色の変調画像光を光学的に合成して、カラー画像光を投射レンズによりスクリーン上に拡大して表示する投射型表示装置に関する。

最近、映像情報の多様化、高画質化が進み、ハイビジョン放送規格やコンピータグラフィクスの高品質画像データが増加し、これに伴って高品質画像データを拡大表示するために投射型表示装置が盛んに利用されている。

この種の投射型表示装置のうちで３板式の投射型表示装置では、ＲＧＢ３原色光に対応して各色光ごとに用意した３つの空間光変調素子により表示される画像に応じて変調された各色の変調画像光を光学的に合成して、カラー画像光を投射レンズによりスクリーン上に拡大して表示している。

この際、投射型表示装置は、これに適用される空間光変調素子の種類によって、透過型空間光変調素子を適用したもの、反射型空間光変調素子を適用したもの、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を適用したものがある。

透過型空間光変調素子及びＤＭＤを適用したものは、光学構成が比較的簡単にできるために小型化が容易であるが高解像度化に難がある。一方、反射型空間光変調素子を適用したものは高解像度化に有利であるが光学構成が複雑となるために小型化に難がある。

特に、反射型空間光変調素子を適用した投射型表示装置は、反射型空間光変調素子に照射される入射光と当該反射型空間光変調素子で光変調された反射光とを分離するために偏光ビームスプリッタを必要とする。高コントラストを実現するためには一つの反射型空間光変調素子に対して、通常２つ以上の偏光ビームスプリッタを作用させるために、これが投射型表示装置の光学構成を複雑にしていたが、最近、複数の偏光ビームスプリッタを至近距離に配置してセラミックスベース等に接着固定し、光学系を構成することにより小型化を達成している。

しかしながら、通常偏光ビームスプリッタは偏光分離面を接合面として、２つのガラスプリズムを貼り合わせた立方体構造からなるため、光源から発する光が偏光ビームスプリッタで吸収されることにより熱分布を生じるために温度差が発生して複屈折が起こるため、表示画像の映像品質を低下させるという問題があった。また、ガラスプリズムは重量が重いため、投射型表示装置の軽量化を阻害するという問題があった。

この問題を解決するために、ガラスプリズムの偏光ビームスプリッタにかわる偏光分離手段として光学ガラス基板の片面側に、細い金属線を規則正しく並べて配置して、偏光分離させるようにしたワイヤグリッド偏光子を用いることを本出願人は提案している（例えば、特許文献１参照）。

このワイヤグリッド偏光子を用いる投射型表示装置において、ＲＧＢ３原色光に対応した３つの反射型空間光変調素子に表示された各色の変調画像光を光学的に合成する際、各色光用の反射型空間光変調素子の光学的画像合成手段に対する位置がずれれば、スクリーン上に拡大して表示したカラー画像光のレジストレーションがずれて画質を損なうことになる。

そこで、ワイヤグリッド偏光子および、反射型空間光変調素子の支持部材の内部の圧力を均一化するための構成を特徴とした投射型表示装置を本出願人は提案している（例えば、特許文献２参照）。また、ワイヤグリッド偏光子および反射型空間光変調素子等の光学部品の支持部材の内側が耐湿性を有し、塵、埃投が付かない構成とした投射型表示装置を本出願人は提案している（例えば、特許文献３参照）。これら特許文献２，３に提案の投射型表示装置では、このような構成をとることで、ワイヤグリッド偏光子の変形を抑えて各色光用の反射型空間光変調素子の光学的画像合成手段に対する位置ずれを軽減することが可能となる構成としている。また、これらの提案は、共にワイヤグリッド偏光子を支持部材に接着することで支持部材の内部を密閉する構成となっている。

一方、近年高精細化によって表示画素数が多い反射型空間光変調素子が使われるようになり、一つの画素の大きさが１０μｍを切るようになってきている。反射型空間光変調素子における一つの画素の大きさが数十μｍと大きい場合には数μｍの取り付け誤差は問題とならないが、一つの画素の大きさが１０μｍ以下になると、数μｍの取り付け誤差はレジストレーションのずれとなって色ずれが発生してしまう。

特開２００３−２４１１４４号公報 特開２００６−１９５２６７号公報 特開２００６−２３５５７１号公報

ところで、従来の投射型表示装置では、上述したように、ワイヤグリッド偏光子を支持部材に接着することで支持部材の内部を密閉する構成としているので、接着剤の硬化収縮、あるいは、ワイヤグリッド偏光子と支持部材との線膨張係数の違いのため温度変化による、ワイヤグリッド偏光子の変形が発生し、これによりレジストレーションがずれてスクリーン上に拡大して表示したカラー画像光の画質を損なうという問題があった。

本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、ワイヤグリッド偏光子を支持部材に接着することなく固定し、且つ、支持部材内部を密閉する構成により、レジストレーションずれを軽減し、安定性の高い高品位画像を得ることができる投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下１）〜２）に記載の手段よりなる。
すなわち、
１）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を各色光用の信号で光変調する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の第１偏光成分光を透過させて前記各色光用の反射型空間光変調素子に入射させ、該各色光用の反射型空間光変調素子で光変調して得られた各色光の第２偏光成分光を反射させる各色光用のワイヤグリッド偏光子と、
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各色光の第２偏光成分光を色合成してカラー画像光を出射させる色合成光学系と、
前記色合成光学系の各入射面に対向して近接配置され、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子が取り付けられる第１面と、前記各色光用の反射型空間光変調素子が位置調整機構部を介して取り付けられる第２面とを少なくとも有した各色光用の支持部材と、
前記色合成光学系からの前記カラー画像光を投射する投射レンズと、
を備え、
前記ワイヤグリッド偏光子は、光学ガラス基板の片面側に金属線からなるワイヤグリッドを有し、このワイヤグリッドが形成されていない側の面を前記各色光用の支持部材の第１面にワイヤグリッド偏光子固定用板バネ部材により着脱自在に固定する構成としたことを特徴とする投射型表示装置。
２）前記ワイヤグリッド偏光子と前記各色光用の支持部材との間を密閉するための密閉部材を、前記ワイヤグリッド偏光子と前記固定用板バネ部材の間に配置したことを特徴とする１）記載の投射型表示装置。

本発明の投射型表示装置によれば、各色光用の支持部材の第１面に各色光用のワイヤグリッド偏光子が取り付けられ、固定用板バネ部材により、ワイヤグリッド偏光子に対して垂直方向に三箇所押えられるため、ワイヤグリッド偏光子の平面性の変化も最小限に抑えられ、安定した状態で固定されているので、各色の照明光の温度変化変によりワイヤグリッド偏光子と支持部材とに生じる熱膨張や熱収縮の線膨張係数の違いによるワイヤグリッド偏光子の変形が生じにくいため、ワイヤグリッド偏光子で反射した各色光調画像光を３色合成クロスダイクロイックプリズムで色合成した時に、レジストレーションのずれがない安定性の高い高品位なカラー画像光が得られる。

また、従来のような接着による固定を一切していないので、各色光用のワイヤグリッド偏光子の平面性のずれが発生することもなく、色合成したカラー画像光はレジストレーションのずれがない安定性の高い高品位なカラー画像光が得られる。

更に、ワイヤグリッド偏光子の外周に沿って、各色光用のワイヤグリッド偏光子と各色光用の支持部材との間をまたがった状態で、密閉材が密着する構成をとることにより、板バネ部材で密閉材を抑え固定しているため、密閉性が高く、支持部材の内面側のワイヤグリッド偏光子のワイヤグリッド面や、反射型空間光変調素子の部品に対する耐湿性が優れると共に、塵、埃が付かない構成を得ることができる。

以下、本発明に係る投射型表示装置を実施するための最良の形態につき、好ましい実施例により説明する。
図１は本実施例に適用される投射型表示装置を説明するための平面図、図２は本実施例に適用される投射型表示装置において、各色光用の三角柱状支持部材と３色合成クロスダイクロイックプリズムとをベース台の上面に固定する状態を示した斜視図、及び側面図、図３は本実施例に適用される投射型表示装置において、Ｒ，Ｇ，Ｂ光用の各色用三角柱状支持部材へのワイヤグリッド偏光子および密閉材の取り付け部を拡大して示した斜視図、図４は本実施例に適用される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に示したように、本実施例に適用される投射型表示装置１０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。

本実施例の投射型表示装置１０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）３８と、Ｒ，Ｇ，Ｂ光用の各反射型液晶パネル３８でそれぞれ光変調された各色の変調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。

本実施例においては、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からの白色光を偏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（第１偏光成分光）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、本実施例では、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。

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に対向して近接配置されている。

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に示したように、ファインセラミックスとか、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）などのプラスチック材料や、ニッケル合金材料などを用いて形成したベース台２５の上面２５ａ上に取り付けられている。

具体的には、ベース台２５の上面２５ａに３色合成クロスダイクロイックプリズム４０の下面４０ｇが接着剤を用いて固定され、且つ、ベース台２５の裏面２５ｂから複数のネジ２６をベース台２５に穿設した複数の取り付け孔２５ｃ内に挿入して、これら複数のネジ２６を各色光用の三角柱状支持部材３１の下面３１ａに形成した各ネジ孔（図示せず）に締結することで、各色光用の三角柱状支持部材３１の下面３１ａがベース台２５の上面２５ａに固定されている。尚、各色光用の三角柱状支持部材３１の下面３１ａをベース台２５の上面２５ａに接着剤を用いて固定しても良い。

更に、図３に拡大して示した如く、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、アルミ板材とかステンレス板材など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〜３１ｅで囲まれた内部を中空状の空洞に形成した三角柱状支持部材（直角三角柱）３１を各色光それぞれに用意している。

そして、各色光用の三角柱状支持部材３１内で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液晶パネル３８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が取り付けられ、且つ、各色光用のワイヤグリッド偏光子３２を透過させた各透過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３８が反射型液晶パネル位置調整機構部を介して取り付けられている。

更に、各色光用の反射型液晶パネル３８からの反射光を各色光用のワイヤグリッド偏光子３２で反射させた各反射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３９が接着剤を用いて取り付けられている。

尚、各色光用の三角柱状支持部材３１の第３面に、各色光用の透過型偏光板３５に代えて光透過性光学ガラス板（図示せず）を取り付けてもよく、この場合には、不要な偏光成分を除去する各色光用の透過型偏光板（図示せず）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に接着剤を用いて固着させればよい。従って、各色光用の三角柱状支持部材３１の第３面には、透過型偏光板３９又は光透過性光学ガラス板（図示せず）などの光透過性光学板を取り付ければよい。

更に、三角柱状支持部材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空気又は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３５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。

尚、上記した三角柱状支持部材３１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を取付けた第１面３１ｃと各色光用の反射型液晶パネル３８を接着した第２面３１ｄとのなす角度が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から透過できればよいので、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。

また、各色光用の三角柱状支持部材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３８並びに透過型偏光板３９は、ベース台２５（図２）に対して垂設されている。

また、反射型液晶パネル３８は、この反射型液晶パネル３８を冷却するためのヒートシンク３８ａが裏面に取り付けられており、且つ、このヒートシンク３８ａの裏面にフィン部３８ｂが突出形成されている。尚、反射型液晶パネル３８の前面に波長板（図示せず）を必要に応じて取り付けてもよい。

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光を入射させる時に、このＰ偏光成分のＲ光を三角柱状支持部材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３８に入射させている。

上述のワイヤグリッド偏光子３２は、従来技術で説明したように光学ガラスプリズムからなる偏光ビームスプリッタと同じ偏光分離機能を備えているものの、偏光ビームスプリッタは熱応力によるシェーディングを発生させないために透明なガラスの中に鉛が混入されているのに対して、ワイヤグリッド偏光子３２は地球環境問題上で有害である鉛は使用されていなので公害問題の発生がない。

また、上述のワイヤグリッド偏光子２３は、図４（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４（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４（ｃ）に示している。この図４（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に戻りＲ光について説明する。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を照明する第１偏光成分のＲ光であるＰ偏光光とは異なって、反射型液晶パネル３８で光変調・反射された第２偏光成分のＲ光であるＳ偏光光（第２偏光成分光）の光束のみを反射する。

この際、反射型液晶パネル３８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変調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３８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（第２偏光成分光）によるＲ光は、Ｒ光用の三角柱状支持部材３１内で３色合成クロスダイクロイックプリズム４０の入射面４０ａ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３５に入射され、この透過型偏光板３５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３９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３９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３９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３９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３９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３５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３９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、上述した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光の各変調画像光は、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。

上述した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３５，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よいものである。

ここで、本実施例の要部の一部を構成するワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部について図５〜図８を用いて説明する。

図５は本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部を説明するために分解して示した分解斜視図、および断面図、
図６は本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部の変形例１を説明するために分解して示した分解斜視図、および断面図、図７は本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部の変形例２を説明するために分解して示した分解斜視図、および断面図、図８は本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部の変形例３を説明するために分解して示した分解斜視図および断面図である。

まず、図５に示した本実施例のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０では、三角柱状支持部材３１の第１面３１ｃに設けられた矩形孔３１ｃ１の外周２段の凹部分の深い側３１ｃ２に、配置された、３箇所の凸部３１ｃ４にワイヤグリッド偏光子３２を取り付け、ワイヤグリッド偏光子３２の外周部上に三角柱状支持部材３１の第１面３１ｃに設けられた２段の凹部分の浅い側３１ｃ３とまたがって密閉部材３３を配置し、更に上部に、板バネ部材３４を設置する。このとき板バネ部材３４の３箇所の押え部分３４ａは、三角柱状支持部材３１の凸部分３１ｃ４と一致しワイヤグリッド偏光子３２を垂直方向から押え固定し、押え部分３４ａ外周の枠部分３４ｂで密閉部材３３を抑え固定する。板バネ部材３４は、三角柱状支持部材３１の下面３１ａおよび上面３１ｂに形成された爪部３１ａ１，３１ｂ１に、板バネ部材３４の矩形孔部分３４ｃを引っ掛けて固定し、一定の荷重で板バネ部材の押さえ部分３４ａがワイヤグリッド偏光子３２を押さえる構成となっている。且つ、第３面３１eに透過型偏光板３９を取り付けた状態で、第２面３１ｄ側に反射型液晶パネル３８を位置調整（レジストレーション調整）、フォーカス調整されて取り付けられ構成されている。

板バネ部材３４は、三角柱状支持部材３１に取り付け固定されることで、３箇所の押え部分３４ａがたわみ、それぞれワイヤグリッド偏光子３２に点または線で接する形状とし、それぞれの押え部分３４ａがワイヤグリッド偏光子３２を押さえる荷重を１.９６Ｎ以上となるように構成されている。

また、密閉部材３３は材料をシリコーンゴム、硬度を４０度以下とし、ワイヤグリッド偏光子３２と三角柱状支持部材３１の密着性を得る。

次に、図６に示した変形例１のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０Ａは、先に図５を用いて説明した実施例のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０内で三角柱状支持部材３１の下面３１ａおよび上面３１ｂに形成された爪部３１ａ１，３１ｂ１に矩形孔部分３４ｃを引っ掛けて固定した板バネ部材３４に代えて、板バネ部材３６を複数のネジ６１で固定する構成に置換されているだけであるので、実施例のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０と同じ部材に同一符番を付して図示し、ここでは実施例に対して異なる点のみを説明する。

即ち、変形例１のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０Ａにおいて、三角柱状支持部材３１の第１面３１ｃに、板バネ部材３５の固定用ネジ６１を留めるタップ孔３１ｃ５が複数個所形成され、三角柱状支持部材３１の第１面３１ｃに板バネ部材３５のネジ孔部３５ｄを通して、ネジ６１で板バネ部材３５固定し、一定の荷重で板バネ部材の押さえ部分３５ａがワイヤグリッド偏光子３２を押さえる構成となっている。

次に、図７に示した変形例２のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０Ｂは、先に図５を用いて説明したワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０内で２つの部品だった板バネ部材３４と密閉部材３３を、１つの部品とした板バネ密閉部材３６に変更されている点が異なっているだけであるので、実施例のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０と同じ部材に同一符番を付して図示し、ここでは実施例に対して異なる点のみを説明する。

即ち、変形例２のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０Ａにおいて、板バネ密閉部材３６は、板バネ部材の押さえ部分と三角柱状支持部材３１との密閉部分(材料はシリコーンゴム)をアウトサート成型で１つの部品に形成され、ワイヤグリッド偏光子３２の外周部上に三角柱状支持部材３１の第１面３１ｃに設けられた２段の凹部分の浅い側３１ｃ３とまたがって密閉部分３６ｅを密着するように設置し、板バネ部分３６ａでワイヤグリッド偏光子３２を固定する。板バネ密閉部材３６は、三角柱状支持部材３１の下面３１ａおよび上面３１ｂに形成された爪部３１ａ１，３１ｂ１に、板バネ密閉部材３６の矩形孔部分３６ｃを引っ掛けて固定し、一定の荷重で密閉部材３６の押さえ部分３６ａがワイヤグリッド偏光子３２を押さえる構成となっている。

次に、図８に示した変形例３のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０Ｃは、先に図６を用いて説明した変形例１のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０Ａ内で２つの部品だった板バネ部材３５と密閉部材３３を、１つの部品とした板バネ密閉部材３７に変更されている点が異なっているだけであり構成としては、変形例２と同等であるため、変形例１のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部５０Ａと同じ部材に同一符番を付して図示し、ここでは説明を省略する。

本実施例に適用される投射型表示装置を説明するための平面図である。 本実施例に適用される投射型表示装置において、各色光用の三角柱状支持部材と３色合成クロスダイクロイックプリズムとをベース台の上面に固定する状態を示した斜視図，側面図である。 本実施例に適用される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のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部を拡大して示した斜視図である。 本実施例に適用される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。 本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部の実施例を説明するために分解して示した分解斜視図、および断面図である。 本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部の変形例１を説明するために分解して示した分解斜視図、および断面図である。 本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部の変形例２を説明するために分解して示した分解斜視図、および断面図である。 本実施例に適用される投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部の変形例３を説明するために分解して示した分解斜視図、および断面図である。

符号の説明

１０…投射型表示装置
１１…光源
１２…面鏡
１３…第１のフライアイレンズアレイ
１４…第２のフライアイレンズアレイ
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
２５ａ…上面
２５ｂ…裏面
２６…ネジ
２７…天板
２７ａ…裏面
２７ｂ…上面
２８…ネジ
３０Ｒ…Ｒ光用反射型液晶パネル組立体
３０Ｇ…Ｇ光用反射型液晶パネル組立体
３０Ｂ…Ｂ光用反射型液晶パネル組立体
３１…三角柱状支持部材
３１ａ…下面
３１ｂ…上面
３１ｃ〜３１ｅ…第１面〜第３面
３２…ワイヤグリッド偏光子
３３…密閉部材
３４…板バネ部材
３５…板バネ部材
３６…板バネ密閉部材
３７…板バネ密閉部材
３８…反射型空間光変調素子（反射型液晶パネル）
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
４０ｅ，４０ｆ…第１，第２ダイクロイック膜
４０ｇ…下面
４０ｈ…上面
４２…投射レンズ
５０…本実施例のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部
５０Ａ…変形例１のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部
５０Ｂ…変形例２のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部
５０Ｃ…変形例３のワイヤグリッド偏光子および密閉部材取り付け固定機構部
６１…ネジ

Claims (2)

1. Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を各色光用の信号で光変調する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の第１偏光成分光を透過させて前記各色光用の反射型空間光変調素子に入射させ、該各色光用の反射型空間光変調素子で光変調して得られた各色光の第２偏光成分光を反射させる各色光用のワイヤグリッド偏光子と、
   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各色光の第２偏光成分光を色合成してカラー画像光を出射させる色合成光学系と、
   前記色合成光学系の各入射面に対向して近接配置され、前記各色光用のワイヤグリッド偏光子が取り付けられる第１面と、前記各色光用の反射型空間光変調素子が位置調整機構部を介して取り付けられる第２面とを少なくとも有した各色光用の支持部材と、
   前記色合成光学系からの前記カラー画像光を投射する投射レンズと、
   を備え、
   前記ワイヤグリッド偏光子は、光学ガラス基板の片面側に金属線からなるワイヤグリッドを有し、このワイヤグリッドが形成されていない側の面を前記各色光用の支持部材の第１面にワイヤグリッド偏光子固定用板バネ部材により着脱自在に固定する構成としたことを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記ワイヤグリッド偏光子と前記各色光用の支持部材との間を密閉するための密閉部材を、前記ワイヤグリッド偏光子と前記固定用板バネ部材の間に配置したことを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。

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