JP2015194659A

JP2015194659A - 表示装置用ユニットおよび投射型表示装置

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Publication number: JP2015194659A
Application number: JP2014073392A
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Inventors: 小山　剛広; Takehiro Koyama; 剛広小山
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Filing date: 2014-03-31
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Abstract

【課題】防塵のために必要なある程度の堅固性と、表示素子への応力を抑制するある程度の柔軟性とを兼ね備えた表示装置用ユニットおよび投射型表示装置を提供する。
【解決手段】表示素子を保持する第１ホルダと、前記表示素子からの光に対して作用する光学作用板を保持する第２ホルダと、前記第１、第２のホルダの間に間隔方向に沿って設けられた第１、第２の防塵カバー部材と、を有する表示装置用ユニットであって、前記第１の防塵カバー部材は前記第１ホルダに接し、前記第２の防塵カバー部材は前記第２ホルダに接し、前記第１の防塵カバー部材は前記第２の防塵カバー部材より硬度が高い。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置用ユニットおよび投射型表示装置に関し、反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタに好適なものである。

従来の反射型の液晶パネルにおいては、表示素子周辺部を防塵する必要があった。これは、液晶のカバーガラス上についたゴミが投影画想中に表示されてしまうという問題があったからである。特許文献１では、液晶パネルの前後を防塵することによって、投影されるゴミがスクリーン上に投影されても目立たないようにしている。即ち、液晶パネルと離間した位置に偏光板を配置し、偏光板と枠体で液晶パネルの間を囲うことにより、防塵している。

ここで、液晶パネルにおける表示画素の微細化、パネルサイズの小型化に伴い、より細かい塵埃の侵入が問題となることがある。そして、液晶パネルカバーガラス面、波長板面、プリズム面に同じ大きさの塵埃が付着した場合、それぞれの位置において投影画面上に投影されるデフォーカス量が異なるため、投影面上での影響も異なってくる。

液晶パネルへの付着で問題となる塵埃の大きさは、画素の大きさ程度となる。一方、液晶パネルに対して離間して配置される波長板の表面に塵埃が付着した場合、投影画面上はデフォーカスされるため、波長板への塵埃の付着については、液晶パネルカバーガラス面に付着が許容される塵埃の大きさよりも大きな塵埃の付着が許容される。よって、液晶パネル周辺部の光学部品に付着しても良い塵埃の大きさは、液晶パネルからの距離に比例することとなる。

ここで、液晶パネルは一般的に位置調整のためにＸ、Ｙ方向へシフト（位置ずれ）、倒れ、回転するため、接触する防塵カバー部材がそのような姿勢差による変位によって発生する応力を吸収する必要がある。そこで、従来は、このような応力による液晶パネルへの影響を与えないように、ある程度柔軟な（硬度が低い）防塵構造が必要であった。また、１／４波長板に関しても、光軸廻りに液晶パネルに対して相対的に回転させてコントラスト調整を実施するため、回転時に発生する応力を吸収する必要がある。即ち、従来の構成においては上記のような姿勢差を吸収し精度を優先するため、防塵カバー部材としては柔軟な材質を用いることが必須であった。

特開２００４−２１９９７１号公報

しかしながら、上述したような防塵カバー部材の硬度が低い従来の防塵構造においては、防塵接触面には部品の精度等により僅かに接触しない部分（隙間）が発生することがあり、そこから塵埃が発生する可能性がある。液晶パネルの画素ピッチは数ミクロン程度であるため、それ以上大きなゴミがこのような隙間から侵入し液晶パネルカバーガラス上に付着した場合、デフォーカス量が足りずにスクリーン上で目立ってしまう。

このように、液晶パネルの周辺部はより細かい塵埃を防ぐような構造が必要であるため、接触部の密着度を向上させるためにより硬度の高い材質を選択することが重要となり、防塵カバー部材における上記のような相反する関係性を克服することが課題となる。

本発明の目的は、防塵のために必要なある程度の堅固性と、表示素子への応力を抑制するある程度の柔軟性とを兼ね備えた表示装置用ユニットおよび投射型表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置用ユニットは、表示素子を保持する第１ホルダと、前記表示素子からの光に対して作用する光学作用板を保持する第２ホルダと、前記第１、第２のホルダの間に間隔方向に沿って設けられた第１、第２の防塵カバー部材と、を有する表示装置用ユニットであって、前記第１の防塵カバー部材は前記第１ホルダに接し、前記第２の防塵カバー部材は前記第２ホルダに接し、前記第１の防塵カバー部材は前記第２の防塵カバー部材より硬度が高いことを特徴とする。

本発明によれば、防塵のために必要なある程度の堅固性と、表示素子への応力を抑制するある程度の柔軟性とを兼ね備えた表示装置用ユニットおよび投射型表示装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態を示す概略断面図である。第１の実施形態に関連する光学系を示す正面図および側面図である。第１の実施形態に係る表示装置用ユニットを搭載した投射型表示装置の分解斜視図である。第１の実施形態を示す側面図である。（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態を示す斜視図、（ｃ）はその側面図である。（ａ）は本発明の第２の実施形態を示す上面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は変形例の拡大図である。（ａ）は本発明の第３の実施形態を示す断面図、（ｂ）は変形例の断面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第３の実施形態を示す分解斜視図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（投射型表示装置）
図３は、第１の実施形態に係る表示装置用ユニットを搭載した投射型表示装置の分解斜視図である。図３において、１は光源ランプ、２はランプ１を保持するランプホルダー、３は防爆ガラス、４はガラス押さえである。また、αはランプ１からの光を入射する照明光学系、βは照明光学系からの出射光を入射するＲＧＢの３色用の液晶パネルを備えた色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系からの出射光を入射して図示せぬスクリーン（被投射面）に画像を投射する投射レンズ鏡筒であり、投射レンズ鏡筒５内には後述する投射光学系としての投射レンズ光学系を収納している。６はランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系βを収納するとともに投射レンズ５が固定される光学ボックスであり、該光学ボックス６にはランプ１の周囲を囲むランプ周辺部材としてのランプケース部材６ａが形成されている。

７は光学ボックス６内に照明光学系α、色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋、８は電源、９は電源フィルタ、１０は８の電源と合体しランプ１を点灯するためのバラスト電源である。１１は電源８からの電力により液晶パネルの駆動、及びランプ１の点灯指令を送るための回路基板である。

１２Ａ・１２Ｂは後述する外装キャビネット２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子を冷却するための光学系用の冷却ファンＡ・冷却ファンＢである。１３は光学冷却ファン１２による風を色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子に送るためのＲＧＢダクトＡである。

１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却するための光源ランプ用の冷却ファンであり、１５はランプ冷却ファン１４を保持しつつ冷却風をランプに送るためのランプダクトＡである。１６は冷却ファン１４を押さえて１５のランプダクトＡと合わせてダクトを構築するためのランプダクトＢである。１７は後述する外装キャビネット２１に設けた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで電源８とバラスト１０内に風を流通させることで電源８及びバラスト電源１０を同時に冷却するための電源用の冷却ファンである。

１８は排気ファンであり、排気ファン１８はランプ冷却ファン１４によるランプ１を通過した後の熱風を排出する。また、１９はランプ排気ルーバーＡ、２０はランプ排気ルーバーＢであり、ランプ１からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。

２１は光学ボックス６等を収納するための外装キャビネット（外装ケース下部）、２２は外装キャビネット２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をするための外装キャビネット蓋（外装ケース上部）、２３は側板Ａ、２４は側板Ｂである。外装キャビネット２１には上述した吸気口２１ａ、２１ｂが形成されており、側板Ｂ２４には上述した排気口２４ａが形成されている。

２５は各種信号を取り込むコネクターが搭載されるインターフェース基板で、２６は側板Ａ２３の内側に取り付けられたインターフェース補強板である。また、２７はランプ１からの排気熱を１８の排気ファンまで導き、装置内部に排気風を放散させないためのランプ排気ボックスで、１９のランプ排気ルーバーＡと２０のランプ排気ルーバーＢを保持する。

２８はランプ蓋で、ランプ蓋２８は外装キャビネット２１の底面に着脱自在に設けられており、図示を省略したビスにより固定されている。また、２９はセット調整脚で、セット調整脚２９は外装キャビネット２１に固定されており、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａの高さ調整により、装置本体の傾斜角度を調整できるように構成されている。

３０は、外装キャビネット２１の吸気口２１ａ外側に取り付く不図示のフィルターを押えるＲＧＢ吸気プレート、３１はβの色分解合成光学系を保持するプリズムベースである。３２は、βの色分解合成光学系の光学素子と、反射型表示素子である反射型液晶表示素子を冷却するために１２Ａ・１２Ｂの冷却ファンＡ・冷却ファンＢからの冷却風を導くためのダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。３３は、３２のボックスサイドカバーと合わせることでダクトを形成するためのＲＧＢダクトＢである。

３４はβの色分解合成光学系内に配置されるところの、反射型液晶表示素子から出ているＦＰＣが接続され、１１の回路基板に接続されるＲＧＢ基板で、３５は３４のＲＧＢ基板に電気ノイズが入り込まないようにするためのＲＧＢ基板カバーである。

（光学構成）
次に、前述したランプ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、図２にて説明する。図２において、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度変換するため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、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表示素子としての赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。

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、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が構成される。

ここで、Ｐ偏光とＳ偏光の定義を明確にすると、４５の偏光変換素子では、Ｐ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は４５の偏光変換素子を基準として述べている。一方、５８のダイクロイックミラーに入射する光は６０と６６の偏光ビームスプリッター基準で考えるので、便宜上、Ｐ偏光光が入射するものとする。４５の偏光変換素子から射出された光はＳ偏光であるが、同じＳ偏光光を５８のダイクロイックミラーに入射する光をＰ偏光光として定義しても問題ないので、本実施形態ではそのように定義するものである。

（光学的な作用）
次に、光学的な作用を説明する。発光管４１から発した光は、リフレクター４２により所定の方向に集光される。リフレクター４２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管４１は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。

これらの光束は、第１のシリンダアレイ４３ａに入射する。第１のシリンダアレイ４３ａに入射した光束は、それぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割、集光される（垂直方向に帯状の複数の光束）。さらに、紫外線吸収フィルタ４４を介して、第２のシリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光束（垂直方向に帯状の複数の光束）を偏光変換素子４５の近傍に形成する。

偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とからなり、複数の光束は、その列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向が揃った光として出射する。

偏光変換された複数の光束（垂直方向に帯状の複数の光束）は、偏光変換素子４５を出射した後、フロントコンプレッサ４６を介して、反射ミラー４７にて８８度反射する。さらに、第３のシリンダアレイ４３ｃに入射する。第３のシリンダアレイ４３ｃに入射した光束は、それぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割、集光される（水平方向に帯状の複数の光束）。そして、第４のシリンダアレイ４３ｄを経て、複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）となり、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９に至る。

ここで、フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９の光学的作用の関係で、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形の均一な照明エリアが形成されることになる。この照明エリアに、後述の反射型液晶表示素子６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを配置する。次に、偏光変換素子４５によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。尚、ダイクロイックミラー５８は、Ｂ（４３０〜４９５ｎｍ）とＲ（５９０〜６５０ｎｍ）の光は反射し、Ｇ（５０５〜５８０ｎｍ）の光は透過する。

１）Ｇの光路
次に、Ｇの光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧの光は、入射側偏光板５９に入射する。尚、Ｇの光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光（４５の偏光変換素子基準の場合はＳ偏光）となっている。そして、Ｇの光は入射側偏光板５９から出射した後、第１の偏光ビームスプリッター６０に対してＰ偏光として入射して偏光分離面で透過して、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。

画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子６１Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１の偏光ビームスプリッター６０から出射したＧの光は、第３の偏光ビームスプリッター６９に対してＳ偏光として入射し、ダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面でＧ光を反射して投射レンズ７０へと至る。

２）Ｒ、Ｂの光路
一方、ダイクロイックミラー５８を反射したＲとＢの光は、入射側偏光板６４ａに入射する。尚、ＲとＢの光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光となっている。そして、ＲとＢの光はトリミングフィルター６４ａでオレンジ光をカットされた後、６４ｂの入射側偏光板から出射し、色選択性位相差板６５に入射する。色選択性位相差板６５は、Ｒの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの光はＳ偏光として、Ｂの光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。

Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過して投射光として６９のダイクロイックプリズムに向かう。

また、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢの光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射して、投射光として６９のダイクロイックプリズムに向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ、６１Ｂの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ、６２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇの場合と同じようにＲ、Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター６６から出射したＲとＢの投射光のうちＢの光は、出射側偏光板６８Ｂで検光されて６９のダイクロイックプリズムに入射する。また、Ｒの光はＰ偏光のまま６８Ｂの偏光板をそのまま透過し、６９のダイクロイックプリズムに入射する。

尚、出射側偏光板６８Ｂで検光されることにより、Ｂの投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂ、１／４波長板６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。そして、６９のダイクロイックプリズムに入射したＲとＢの投射光は、６９のダイクロイックプリズムのダイクロイック膜面を透過し、前述した該ダイクロイック膜面にて反射したＧの光と合成されて、投射レンズ５に至る。そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ５によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は、反射型液晶表示素子が白表示の場合であるため、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。

（黒表示）
１）黒表示におけるＧの光路
先ず、Ｇの光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧの光のＰ偏光光は、入射側偏光板５９に入射し、その後、第１の偏光ビームスプリッター６０に入射して偏光分離面で透過され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子６１Ｇが黒表示のため、Ｇの光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子６１Ｇで反射された後も、Ｇの光はＰ偏光光のままであるため、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で透過し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

２）黒表示におけるＲ、Ｂの光路
次に、ＲとＢの光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を反射したＲとＢの光のＰ偏光光は、入射側偏光板６４ｂに入射する。そして、ＲとＢの光は、入射側偏光板６４ｂから出射した後、色選択性位相差板６５に入射する。色選択性位相差板６５は、Ｒの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの光はＳ偏光として、Ｂの光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。

Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。ここでＲ用の反射型液晶表示素子６１Ｒは黒表示のため、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲの光は画像変調されないまま反射される。

従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒで反射された後も、Ｒの光はＳ偏光光のままであるため、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４ｂを通過して光源側に戻され、投射光から除去されるため、黒表示となる。一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢの光は、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂが黒表示のため、画像変調されないまま反射される。

従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂで反射された後もＢの光はＰ偏光光のままであるため、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面を透過する。色選択性位相差板６５により、Ｐ偏光に変換され、入射側偏光板６４ｂを透過して光源側に戻されて投射光から除去される。

以上が、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。

（防塵化がされる表示装置用ユニット）
次に、本実施形態に係る防塵化がされる表示装置用ユニットについて、以下に述べる。図４は、図２に示したβ部を詳しく示した側面図である。プリズム部材であるプリズム６０に対して反射型液晶素子６１Ｇ、６１Ｂ、６１Ｒは防塵構造を取り付けた状態でユニット化され、パネル保持板７４を介して接着固定されている。接着固定の際には、投射レンズ５の光学像面に対して正対するように、６軸方向に位置調整された後、固定される。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、更に詳細な斜視図となる。図５（ｂ）の状態が、プリズム６０に対して反射型液晶素子ユニット１００が調整される前の状態である。そして、図５（ａ）の状態が、調整固定後の状態である（プリズム６０に対して反射型液晶パネルユニット１０１を固定するパネル保持板７４は、省略している）。

即ち、図５（ｂ）の状態で、パネルユニット１００とプリズム６０の位置関係が投射レンズ５の像面に対して６軸位置調整され、図５（ａ）のように固定される構造となっている。反射型液晶パネルをＲ、Ｇ、Ｂ３枚使用している本構成においては、位置決め精度はμｍ単位の調整精度が必要である。そして、図５（ａ）の状態では、液晶パネルとプリズムの間が十分に防塵されており、外部からの塵埃の侵入を防ぐ形態となる。

（防塵カバー部材）
次に、防塵カバー部材を用いた具体的な防塵構造について、図１にて説明する。図１は、図５（ａ）における光路方向の構造として簡略化された断面図である。図１において、６１は反射型液晶素子であり、反射型液晶素子６１はパネルホルダ１０２に固定されている。

１）第１の防塵カバー
パネルホルダ１０２には、防塵カバー部材として第１の防塵カバー１０３が取り付けられていて、第１の防塵カバー１０３は、パネルホルダ１０２の一部と、液晶素子６１の表示領域以外の部分を覆う構造となっている。

ここで、第１の防塵カバー１０３の開口領域は、反射型液晶素子６１の外形領域よりも小さく、反射型液晶素子６１の表示領域よりも大きく設定されている。また、第１の防塵カバー１０３は、反射型液晶素子６１の側面も覆うような構造をしており、塵埃の付着がしにくい構造となっている。

本実施形態においては、第１の防塵カバー１０３は弾性体であっても良いし、剛体であっても良い。弾性体の場合は、ゴムやゴムに近い樹脂としてポリエステルエラストマー等が用いられる。

２）第２の防塵カバー
また、第２の防塵カバー部材１０４が、波長板ホルダ１０６と第１の防塵部材１０３の間を防塵する構造（具体的には第２の防塵カバー部材１０４による防塵壁が４辺（矩形状）に形成される）となっている。即ち、第２の防塵カバー１０４の一方の端は波長板ホルダ１０６に取り付けられ、もう一方の端は第１の防塵カバーに圧接される構造となっている。
ここで、波長板ホルダ１０６は白板などの透明ガラス基板１０５ｂを当接保持し、透明ガラス基板１０５ｂには反射型液晶素子６１に対向する面に１／４波長板フィルム１０５ａが貼られている。

本実施形態においては、第２の防塵カバー１０４は弾性体であっても良いし、剛体であっても良い。弾性体の場合は、ゴムやゴムに近い樹脂としてポリエステルエラストマー等が用いられる。

３）第３の防塵カバー
更に、第３の防塵カバー１０７が、波長板ホルダ１０６とプリズム６０の間を防塵する構造となっている。即ち、第３の防塵カバー１０７の一方の端は波長板ホルダ１０６に取り付けられ、もう一方の端はプリズム６０に圧接される構造となっている。

本実施形態においては、第３の防塵カバー１０７は弾性体であっても良いし、剛体であっても良い。弾性体の場合は、ゴムやゴムに近い樹脂としてポリエステルエラストマー等が用いられる。

４）防塵カバーの硬度
ここで、第１の防塵カバー１０３は、反射型液晶素子６１に最も近く、より微細な塵埃の反射型液晶素子６１への付着も問題となるため、確実な防塵構造を採る必要がある。また、パネルホルダ１０２の外形は複雑な形状しているため、第１の防塵カバー１０３も複雑な形状となり、部品内での肉厚差が生じ易く、部品の変形による隙間が発生し易い。この点からも、第１の防塵カバー１０３は、確実な防塵構造を採る必要があり、本実施形態では硬度の高い材質で第１の防塵カバー１０３を形成する。

これにより、第１の防塵カバー１０３は、薄肉部であってもその変形を抑えることができ、変形による隙間の発生で防塵効果が薄まることが無い。

一方で、第２の防塵カバー１０４は、一方の端が波長板ホルダ１０６に取り付けられ、もう一方の端は第１の防塵カバーに圧接される構造となっており、２つの部品にまたがるため、寸法公差のばらつきを吸収する必要がある。このため、第１の防塵カバーのように硬度の高い材質を用いると、波長板ホルダ１０６の変形が発生し、変形による応力が透明ガラス基板１０５ｂ、１／４波長板フィルム１０５ａに伝わる。そして、光弾性効果により複屈折が発生し、画面内の黒の輝度ムラの原因になる可能性がある。

よって、第２の防塵カバー１０４の硬度は、第１の防塵カバー１０３の硬度と異ならせる必要があり、硬度の低いものを使用することが好ましい。また、前述したように硬度が低い材質で複雑な形状や肉厚差の大きい部分を形成すると、変形による隙間が発生し易くなる。このため、第２の防塵カバー１０４に関しては第１の防塵カバーとの接触部は単純な断面形状（四角、丸など）で、かつ肉厚差を小さくすることが望ましい。

また、第３の防塵カバー１０７は、以下の理由により、第１の防塵カバー１０３、第２の防塵カバー１０４より低い硬度を選択する必要がある。

先ず、投射レンズ５の投射レンズマウントへの取り付け精度や、プリズム６０の接着精度、部品公差のばらつきによって、第３の防塵カバー１０７のプリズム６０へのチャージ量は大きくばらつく。そして、このばらつきにより、液晶パネルを含む全体をプリズム６０に対して６軸調整を実施する際に、反力が大きくなった場合には、６軸調整のリニアリティが欠如し、ヒステリシスを持つようになって６軸調整が困難となってしまうからである。また、調整接着後に反力がかかり続けることによって、液晶パネル含む全体の位置が経時変動してしまう可能性があるからである。

ここで、第３の防塵カバー１０７の硬度を低くすると、前述したように変形による塵埃の侵入が懸念される。しかしながら、第３の防塵カバー１０７で塞がれている透明基板面、プリズム面は液晶パネルのピント面よりも遠い位置にあるため、付着した塵埃は表示画面上ではデフォーカスされて輝度が低く投影される。即ち、発生する隙間を適宜管理することで、万一付着する可能性のある許容範囲外となる塵埃の大きさを規制することが可能であり、許容範囲内となる大きさの塵埃が付着しても目視されないようにすることが可能である。

ところで、上述した実施形態では、異なる硬度として異なる材質を用いたが、同じ材質で異なる断面係数（断面形状における面積や所定方向の長さが異なる）を用いても良い。

（表示装置用ユニットの製造方法（組立方法））
本実施形態においては、表示装置用ユニットの製造方法（組立方法）として、順に以下の工程（手順）を有する。

１）反射型液晶素子６１を固設（両面テープ等）したパネルホルダ１０２を第１の防塵カバー１０３に嵌め込んで一体化する。

２）第２の防塵カバー１０４を第１の防塵カバー１０３の上に載せる。

３）１／４波長板フィルム１０５ａを透明ガラス基板１０５ｂを介して固設（両面テープ等）した波長板ホルダ１０６を第３の防塵カバー１０７に嵌め込んで一体化する。

４）第１の防塵カバー１０３、第２の防塵カバー１０４、第３の防塵カバー１０７を間隔方向に順に設け（本実施形態では互いに接するように積層する）、プリズム６０と第１の防塵カバー１０３との間で互いに密着させる。

５）反射型液晶素子６１を１／４波長板フィルム１０５ａに対して相対回転させて光量調整を行う。

６）反射型液晶素子６１、１／４波長板フィルム１０５ａを含む全体をプリズム６０に対して６軸調整する。

７）反射型液晶素子６１を１／４波長板フィルム１０５ａに対して微小に相対回転させて光量微調整を行う。

《第２の実施形態》
第１の実施形態で示した基本的な防塵構造を基に、さらに効果的な機能を付加した第２の実施形態について、以下説明する。本実施形態では、第１の防塵カバー１１０をパネルホルダ１０２に対してより確実に圧接させる構造として、弾性変形する爪部１１０ａを有していることを特徴とする。第１の実施形態と同じ部材、機能については、説明を省略する。

本実施形態に関し、図６（ａ）に上面図、図６（ｂ）に断面図を示す。爪部１１０ａには、第１の防塵カバー１１０の挿入部側にテーパが付いており、剛体であるパネルホルダ１０２に弾性体である第１の防塵カバー１１０を挿入すると、自動的に爪部１１０ａが開く。そして、爪部１１０ａの根元までパネルホルダ１０２が挿入されると引っ掛かり、パネルホルダ１０２に対して第１の防塵カバー１１０の厚さが僅かに小さく設定されていることで圧接される構造となっている。

なお、変形例として、図６（ｃ）に示すように、逆にパネルホルダ１０２側に斜面１０２ｂが付いており、第１の防塵カバー１１０に角窓１１０ｄが付いている構造によっても同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、更に図６（ｂ）に示すように、第１の防塵カバー１１０には波長板ホルダ固定部として先端に斜面が付与された爪部１１０ｂが設けられている。ここで、波長板ホルダ１０６には、爪部１１０ｂが挿入される円周状の長穴１０６ａが付与されている（図６（ａ））。そして、反射型液晶素子６１に対して、１／４波長板フィルム１０５ａが反射型液晶素子６１の法線の軸廻りに回転可能であり、相対回転させることで光量調整を行うことができるように構成されている。

なお、波長板ホルダ固定部１１０ｂの斜面の根元までの距離は、波長板ホルダの厚さと第２の防塵カバー１０４の厚さを足した数値よりも僅かに小さく設定されている。よって、第１の防塵カバー１１０に第２の防塵カバー１０４を挟んで波長板ホルダ１０６を挿入する際に、長穴１０６ａに爪部１１０ｂの斜面部が挿入される。そして、斜面部が長穴１０６ａから突出すると、防塵カバー１０４が波長板ホルダ１０６と第１の防塵カバー１１０に圧接される構造となっている。

このようにして、第２の防塵カバー１０４と波長板ホルダ１０６が第１の防塵カバー１１０に取り付くと、波長板ホルダ１０６には円周状の長穴１０６ａが付与されているので、第１の防塵カバー１１０に対して波長板ホルダ１０６は回転調整可能となる。波長板ホルダ１０６を回転調整することで、投射型表示装置のコントラストを調整することができる。

（表示装置用ユニットの製造方法（組立方法））
図６（ｂ）に示す本実施形態においては、表示装置用ユニットの製造方法（組立方法）として、順に以下の工程（手順）を有する。なお、図１（第１の実施形態）に示した部材と同じ部材については、符号を省略している。

１）反射型液晶素子６１を固設（両面テープ等）したパネルホルダ１０２を第１の防塵カバー１１０に嵌め込んで一体化する。

２）第２の防塵カバー１０４を第１の防塵カバー１１０の上に載せる。

３）１／４波長板フィルム１０５ａを透明ガラス基板１０５ｂを介して固設（両面テープ等）した剛体である波長板ホルダ１０６を、第２の防塵カバー１０４の上に載せる。具体的には、弾性体である第１の防塵カバー１１０の傾斜部１１０ｂの弾性を利用して開口部１０６ａを介して、第２の防塵カバー１０４の上に載せる。

４）第３の防塵カバー１０７を、波長板ホルダ１０６に第２の防塵カバー１０４とは反対側に固設（両面テープ等）する。

５）第１の防塵カバー１１０、第２の防塵カバー１０４、第３の防塵カバー１０７を間隔方向に順に設け（本実施形態では互いに接するように積層する）、プリズム６０と第１の防塵カバー１０３との間で互いに密着させる。

６）反射型液晶素子６１を１／４波長板フィルム１０５ａに対して相対回転させて光量調整を行う。

７）反射型液晶素子６１、１／４波長板フィルム１０５ａを含む全体をプリズム６０に対して６軸調整する。

８）反射型液晶素子６１を１／４波長板フィルム１０５ａに対して微小に相対回転させて光量微調整を行う。

《第３の実施形態》
本実施形態は、第２の実施形態を更に改良したものである。第２の実施形態と同じ部材、機能については、説明を省略する。図７（ａ）に示す本実施形態では、第２の防塵カバー１０４、第３の防塵カバー１０７の硬度は、第１の防塵カバーの硬度１１０よりも低く設定されているため、以下のような構造を更に付与することが可能である。即ち、波長板ホルダ１０６に固定リブ１０６ｂ、１０６ｃを円周状に設ける一方で、第２の防塵カバー１０４の取り付け部には溝形状１０４ａを設け、また第３の防塵カバー１０７の取り付け部には溝形状１０７ａを設ける。

ここで、第２の防塵カバー１０４、第３の防塵カバー１０７を波長板ホルダ１０６に取り付ける際には、防塵カバー１０４、１０７を半径方向に引き延ばして、固定リブに溝を挿入することで、半径方向の力で波長板ホルダ１０６に保持される構造としている。

なお、第２の防塵カバー１０４と第３の防塵カバー１０７を例えば熱的に圧着して一体化し、どちらかに上記の溝とリブの関係を有した取り付け形状を付与しても同様の効果を得ることが可能である。

図８（ａ）は、本実施形態で述べてきた構成を斜視図で示している。第１の防塵カバーは、パネルホルダの保持部材としての爪部１１０ａを有している。爪部１１０ａはパネルホルダの側面にあっても良い（調整後の接着を実施するには側面にあった方が都合が良い）。また、第１の防塵カバー１１０には波長板ホルダ１０６が回転する際に回転中心が変動しないようにガイドとなる突起部１１０ｃを有していると都合が良い。

図８（ｂ）（ｃ）に、第１の防塵カバー１０３、第２の防塵カバー１０４、第３の防塵カバー１０７がそれぞれ外れた場合の斜視図を示す。第２の防塵カバー１０４には溝形状１０４ｂが設けられており、波長板ホルダ１０６にはリブ形状１０６ｂが設けられ、第２の防塵カバー１０４を半径方向に広げることにより、溝とリブが係合した後には第２の防塵カバー１０４の弾性で保持される構造となっている。

一方で、第３の防塵カバー１０７も同様の保持構造を有することは可能である。図視するように、波長板ホルダ１０６の表面部に例えば両面テープ等で接着固定されていても構わない。また、前述したように、第２の防塵カバー１０４と第３の防塵カバー１０７を例えば熱的に溶着して、第２の防塵カバー１０４に波長板ホルダ１０６との保持構造を設置しても何ら問題ない。

（表示装置用ユニットの製造方法（組立方法））
図７（ａ）に示す本実施形態においては、表示装置用ユニットの製造方法（組立方法）として、順に以下の工程（手順）を有する。なお、図１（第１の実施形態）、図６（ｂ）（第２の実施形態）に示した部材と同じ部材については、符号を省略している。

３）１／４波長板フィルム１０５ａを透明ガラス基板１０５ｂを介して固設（両面テープ等）した剛体である波長板ホルダ１０６を、第２の防塵カバー１０４の上に載せる。具体的には、弾性体である第１の防塵カバー１１０の傾斜部１１０ｂの弾性を利用して開口部１０６ａを介して、第２の防塵カバー１０４の上に載せる。このとき、剛体である波長板ホルダ１０６の突起１０６ｂが弾性体である第２の防塵カバー１０４の溝１０４ａに嵌め込まれる。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。例えば、表示素子に関しては反射型液晶素子の他、ＤＬＰ素子、透過型液晶素子であっても良い。また、光学作用板に関しては、１／４波長板の他、偏光板等であっても良い。

６１・・反射型液晶素子、１０２・・パネルホルダ、１０３・・第１の防塵カバー、１０４・・第２の防塵カバー、１０５ａ・・１／４波長板フィルム、１０６・・波長板ホルダ

上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置用ユニットは、表示素子を保持する第１ホルダと、前記表示素子からの光に対して作用する光学作用板を保持する第２ホルダと、前記第１のホルダと前記第２のホルダとの間に設けられ、前記表示素子の側面全体を囲う第１の防塵カバー部材と、前記第１の防塵カバー部材と前記第２のホルダとの間に設けられた第２の防塵カバー部材と、を有する表示装置用ユニットであって、前記第１の防塵カバー部材は前記第１ホルダに接し、前記第２の防塵カバー部材は前記第２ホルダに接し、前記第１の防塵カバー部材と前記第２の防塵カバー部材は互いに接し、前記第１の防塵カバー部材は前記第２の防塵カバー部材より硬度が高いことを特徴とする。
また、本発明に係る投射型表示装置は、上記表示装置用ユニットを有することを特徴とする。

Claims

表示素子を保持する第１ホルダと、
前記表示素子からの光に対して作用する光学作用板を保持する第２ホルダと、
前記第１、第２のホルダの間に間隔方向に沿って設けられた第１、第２の防塵カバー部材と、
を有する表示装置用ユニットであって、
前記第１の防塵カバー部材は前記第１ホルダに接し、
前記第２の防塵カバー部材は前記第２ホルダに接し、
前記第１の防塵カバー部材は前記第２の防塵カバー部材より硬度が高いことを特徴とする表示装置用ユニット。
前記第１、第２の防塵カバー部材は互いに接することを特徴とする請求項１に記載の表示装置用ユニット。
前記第１、第２の防塵カバー部材は弾性体であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置用ユニット。
前記表示素子は反射型表示素子であり、かつ前記光学作用板は１／４波長板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置用ユニット。
前記光学作用板に対し前記表示素子と反対側に設けられるプリズム部材と、
前記プリズム部材と前記第２ホルダとの間に設けられる第３の防塵カバー部材と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置用ユニット。
前記第１の防塵カバー部材は前記第３の防塵カバー部材より硬度が高いことを特徴とする請求項５に記載の表示装置用ユニット。
前記第２の防塵カバー部材は前記第３の防塵カバー部材より硬度が高いことを特徴とする請求項６に記載の表示装置用ユニット。
前記第１の防塵カバー部材、前記第２の防塵カバー部材、前記第３の防塵カバー部材の少なくとも一つが弾性変形する爪部を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の表示装置用ユニット。
前記第２ホルダには前記第２の防塵カバー部材および前記第３の防塵カバー部材が固定されており、前記第２ホルダと前記プリズム部材に対して前記第１ホルダが前記表示素子の法線の軸廻りに回転可能に保持されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の表示装置用ユニット。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置用ユニットと、
前記表示素子における画像をスクリーンに投射する投射光学系と、
を有することを特徴とする投射型表示装置。