JP2014202877A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶プロジェクタにおける画像品質の改善を目的とし、反射型液晶パネルユニットの位置決め接着時の精度を向上させるとともに、液晶パネルの固着作業工程を短縮して量産性を高める。【解決手段】液晶パネルの保持板と該反射型液晶パネルの間には両者を連結保持するスペーサ部材を有し、該スペーサ部材と該保持板、該スペーサ部材と該反射型液晶パネルは該スペーサ部材の隣り合う垂直な面でそれぞれ接着されており、該スペーサ部材は該接着面以外の面にUV光が入射される光入射面を有し、該光入射面から入射するUV光が反射する反射面を有し、該反射面で反射されたUV光は該接着面に均一に照射される構造とする。【選択図】図３

Description

本発明は、反射型液晶プロジェクタにおける液晶パネルの保持固定に関する発明である。

液晶プロジェクタにおいて、複数の液晶パネルの画像を合成して投射する反射型液晶表示装置において、各色光の液晶パネルを光学部品に対して位置決め固定する構造としてUV接着剤を用いた方法が考案されている。UV接着剤を用いた液晶パネルの保持構造において、特許文献１に開示されているように、液晶パネル面とそれに対して垂直なパネル保持面を有し、前記２面に対してスペーサ部材を仲介して液晶パネル素子をパネル保持板に固定する構造があった。このような手法においては、スペーサ部材と液晶パネル面、スペーサ部材とパネル保持板面にＵＶ接着剤を塗布する。スペーサ部材は透明材により製作し、スペーサ部材の接着面では無い面に対してＵＶ光を入射し、スペーサ内でＵＶ光を散乱させ、散乱した光が接着面に到達することによりスペーサ部材を接着可能な構成としている。

特開2006-91036号公報

この手法においてはスペーサ内の接着面に到達する光はＵＶ光源からの直接光ではなく、スペーサ内で散乱した光となる。スペーサ内で屈折、反射をくりかえすることでＵＶ光量は減衰し、ＵＶ接着剤が充分硬化するのに必要な積算光量を満足させるまで照射すると時間がかかる問題があった。また、接着面に到達する散乱光は正確に測定するのが困難である。このためマージンを取るためにより硬化時間が長くなってしまう傾向にあった。また、散乱光に対しては形状で規定ができないため、あるロットの射出成型条件によっては散乱がうまく起こらずＵＶ接着剤に到達する光が増減してしまう可能性があった。また、UV光の照射分布が不均一である場合は接着面内でUV光の硬化度合いにムラが発生し、接着された瞬間に接着液晶パネルが移動してしまうことがある。また、接着剤の内部に残留応力が残ることにより接着後に高温や低温下にさらされることにより液晶パネルが移動してしまうことがあった。

上記の問題を解決するためにの反射型液晶パネルユニットの構造の特徴は以下のようなものである。投射型表示装置において、液晶パネルと液晶パネルを保持するパネル保持板を有し、該保持板と光合成プリズムに設けられたパネル保持板との間を連結するスペーサ部材を有する。該スペーサ部材にはUV光が入射される光入射面を有し、入射されたUV光はスペーサ内に設けられた反射面により反射され、該光入射面に対して直交する平面に照射されることを特徴とする。

複数の液晶パネルの画像を合成して投射する反射型液晶表示装置における、各色光の液晶パネルを保持固定するスペーサ部材において、スペーサ部材に入射するＵＶ光がスペーサ内に設けられた反射面で正反射するように反射面を設ける。これにより、従来の散乱光を用いた接着方法より確実かつより高い光量のＵＶ光を接着界面に照射することが可能となり、照射時間の短縮化により生産性工場が見込まれる。

本発明の光学系の模式図 本発明の実施例1における反射型液晶パネル保持部の分解斜視図 本発明の実施例1における反射型液晶パネル保持部の斜視図 本発明の実施例1におけるスペーサ部材の三面図 本発明の実施例1における反射型液晶パネル、パネル保持板とスペーサ部材の正面図 本発明の実施例1における反射型液晶パネル、パネル保持板とスペーサ部材の側面図 本発明の実施例2における反射型液晶パネル、パネル保持板とスペーサ部材の側面図 本発明の実施例3におけるスペーサ部材の三面図 本発明の実施例3における反射型液晶パネル、パネル保持板とスペーサ部材の正面図

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図1は、本発明の投射型画像表示装置（投射表示装置）を示している。ランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β、投射レンズ５にて構成される反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル等の画像形成素子）を搭載した投射型画像表示装置の光学構成について説明する。

４１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管、４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光するリフレクターであり、発光管４１とリフレクター４２によりランプ１を形成する。

４３ａは水平方向（ランプ１からの光の進行方向における水平方向（紙面垂直方向））において屈折力を有するレンズアレイで構成された第１のシリンダアレイである。４３ｂは第１のシリンダアレイ４３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２のシリンダアレイ、４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子である。

４６は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサ、４７は光軸を８８度変換する為の全反射ミラーである。４３ｃは垂直方向（ランプ１からの光の進行方向における垂直方向（紙面垂直方向））において屈折力を有するレンズアレイで構成された第３のシリンダアレイである。４３ｄは第３のシリンダアレイ４３ｃの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第４のシリンダアレイ、５０は色座標をある値に調整するために特定波長域の色をランプに戻すためのカラーフィルターである。４８はコンデンサーレンズ、４９は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により照明光学系αが構成される。

５８は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーであり、５９は透明基板に偏光素子を貼着したＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。６０はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶パネル素子、緑用の反射型液晶パネル素子、青用の反射型液晶パネル素子である。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。６４ａはＲの色純度を高めるためにオレンジ光をランプに戻すトリミングフィルターで、６４ｂは透明基板に偏光素子を貼着したＲＢ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。６５はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。

６８ＢはＢ用出射側偏光板（偏光素子）であり、ＢのＳ偏光のみを整流し、６８ＧはＳ偏光のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー５８から６９のダイクロイックプリズムにより、色分解合成光学系β（図中で破線で囲われた部分）が構成される。色分解合成光学系βは光学系保持部材106に固定されている。

次に本提案の特徴である構成について説明する。

図2に示すのは本提案における投射型表示装置の液晶パネルユニット部61R、61G、61Bの分解斜視図である。反射型液晶パネル素子101は保持板101に接着固定されている。一方で、プリズム60にパネル保持板102がＵＶ接着されている。パネル保持板102を用いることで、光学部品60のサイズによらず、光学部品60に液晶パネル101を固定することができる。スペーサ部材103は透明な例えばアクリル等の樹脂部材でできており、それぞれが直交するパネル保持板への接着面103aと反射型液晶パネルへの接着面103bが構成されている。互いの接着面に直交するUV光入射面103cを有している。

2つのスペーサ部材103を取り扱いやすくするために連結部103dを接着面103a、103b、光入射面103cとは別の面に有している。反射型液晶パネル101の接着方法は以下の通りである。スペーサ部材103の接着面103a、103bにUV接着剤を塗布する。次にパネル保持板102にスペーサ部材103をパネル保持板103のスペーサ接着部104に合わせるようにとりつける。次に反射型液晶パネル105をプリズム60に接近させ、スペーサ部材103の接着部103bが反射型液晶パネルの接着面105に接触し、図３のような構成となる。

次に反射型液晶パネル105の位置調整を実施したのち、スペーサ部材103にUV光を107の方向から照射を実施してUV接着剤を固化させる。スペーサ部材103と反射型液晶パネル105の接触部が密着し、反射型液晶パネル105の接着面とスペーサ部材103が接着されることで接着強度と精度が維持される。ここで、パネル周辺部の空間はスペース的に限られており、反射型液晶パネル105の短辺側107aは隣り合う色光の反射型液晶（図1の61Bと61R）が配置されている。また、長辺側107bは反射型液晶パネル105を冷却する冷却風の経路となるため、UV光はそれらを阻害しない方向107から照射することが好ましい。

さらに、スペーサを連結する構造を有する面および、パネル保持板104との接着面105、パネル保持板の接着面102はそれぞれUVの光入射面としては適さない。上記の理由から、UV光の入射面は図3の107の方向となる。次にUV光を107の方向から入射する場合に適したスペーサ部材103の構造について示す。図4に示すように、スペーサ部材103は光入射面103cを有する。光入射面103cに対して光を反射するための斜面106が設けられている。図5にはUV光源108から出射したUV光107が反射面106で反射してパネル保持板104に照射される様子を示している。

反射面106は平面であり、接着面をなるべく大きくするために、入射面の面積よりも接着面は大きくなっている。これにより接着面を基準とした反射面の角度は自然と45°よりも小さくなる。よって、光入射面103cに垂直に入射した光は反射面で反射されるので、拡散光よりもより効率良くパネル保持板104に照射される。反射面の角度が45°よりも小さくなると、図5に示すように斜面に対する入射角度の関係から保持板104への照射は均一ではなく、一方に偏る。よって例えば別のUV光源109を用いることで、偏った照明領域を補って照射することが可能である。

［実施例２］
パネル保持板104へのUV照射をより効率良く、均一に照射できる手段について次に述べる。図７にスペーサ部材の外形を示す。光入射方向に垂直な平面103cを有し、反射面110は複数の角度の斜面を持った折れ曲がり形状になっていることを特徴とする。図８に反射面110がR形状になっている場合のUV光の光路図を示す。UV光源108から出射した像高の低い光は反射面110のR1面で反射し、パネル保持板104の紙面左側に照射される。一方で像高が高い入射光に対しては反射面がR2で反射し、パネル保持板104の紙面右側に照射される。よって、スペーサ部材103に入射するUV光の位置によって、UV光の反射角度が変化するので、実施例１とは異なり１台のUV光入射装置によってパネル保持板104にUV光を均一に照射することができる。

［実施例3］
パネル保持板104へのUV照射をより効率良く、均一に照射できる手段について次に述べる。図７にスペーサ部材の外形を示す。光入射方向に垂直な平面103cを有し、反射面110はR形状になっていることを特徴とする。図８に反射面110がR形状になっている場合のUV光の光路図を示す。UV光源108から出射した光は反射面110のR面で反射し、パネル保持板104に照射される。反射面がRのため、スペーサ部材103に入射するUV光の位置によって、UV光の反射角度が変化する。これにより、UV光の反射角度が連続的に変化する。これにより、パネル保持板104にUV光をより均一に照射することができる。R形状は円の一部、放物線、楕円形状でもかまわない、スペーサ部材103の大きさと局面形状からパネル保持板104に均一に光が当たる形状を選択することができる。

４１ ランプ発光管（光源）
４２ リフレクタ
４３ フライアイＡ
４４ フライアイＢ
４５ 偏光変換素子
４６ 全反射ミラー
４７ａ コンデンサーレンズＡ
４７ｂ コンデンサーレンズＢ
４８ ダイクロイックミラー
４９ トリミングフィルタ
５０ ワイヤーグリッド偏光板
５１ カラーセレクト
５２ 第１の偏光ビームスプリッタ
５３ 第２の偏光ビームスプリッタ
５４ 合成プリズム
５５ 青色用偏光板
５６ 緑色用偏光板
５７Ｒ Ｒ用１／４波長板
５７Ｇ Ｇ用１／４波長板
５７Ｂ Ｂ用１／４波長板
５８Ｒ Ｒ用反射型液晶パネル素子
５８Ｇ Ｇ用反射型液晶パネル素子
５８Ｂ Ｂ用反射型液晶パネル素子
α 照明光学系
β 色分離合成光学系
６０ 偏光ビームスプリッタ
６１Ｒ 赤用の反射型液晶パネル素子
６１Ｇ 緑用の反射型液晶パネル素子
６１Ｂ 青用の反射型液晶パネル素子
６２Ｒ 赤用の１／４波長板
６２Ｇ 緑用の１／４波長板
６２Ｂ 青用の１／４波長板
６４ａ トリミングフィルター
６４ｂ ＲＢ用の入射側偏光板
６５ 色選択性位相差板
６６ 偏光ビームスプリッター
６８Ｂ 出射側偏光板（偏光素子）
６８Ｇ Ｇ用出側偏光板
６９ ダイクロイックプリズム。
１０２ パネル保持板
１０３ スペーサ部材
１０３a パネル保持板接着面
１０３b 液晶パネル接着部
１０４ パネル保持板接着部
１０５ 液晶パネル接着部
１０７ UV光入射方向
１０７a 冷却用風路
１０７ｂ 液晶パネル側面部
１０８ UV導光ファイバ
１０９ UV導光ファイバ
１１０ スペーサ部材反射面
１１１a スペーサ部材反射面
１１１b スペーサ部材反射面
１１２ スペーサ部材反射曲面

Claims (4)

1. 複数の反射型液晶パネルの画像を合成して投射する液晶表示装置において、
   該反射型液晶パネルを保持するパネル保持板が光学部品に取り付けられてなり、
   該保持板と該反射型液晶パネルの間には両者を連結保持するスペーサ部材を有し、
   該スペーサ部材と該保持板、該スペーサ部材と該反射型液晶パネルは該スペーサ部材の隣り合う垂直な面でそれぞれ接着されており、
   該スペーサ部材は該接着面以外の面にUV光が入射される光入射面を有し、
   該光入射面から入射するUV光が反射する反射面を有し、
   該反射面で反射されたUV光は該接着面に均一に照射されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 該スペーサ部材の該反射面が複数の角度の直線からなる反射面であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 該スペーサ部材の該反射面が曲面からなる反射面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 該スペーサ部材の該接着面および該光入射面以外の面で複数の該スペーサ部材と連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の液晶表示装置。