JP3924054B2

JP3924054B2 - 液晶プロジェクタ

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Publication number: JP3924054B2
Application number: JP28710297A
Authority: JP
Inventors: 薫柳川; 一八男竹本; 敏夫宮沢; 純志浅野; 幹夫白石; 康男大塚; 二三男新沢; 潤小川; 栄樹松尾
Original assignee: Arisawa Manufacturing Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Arisawa Manufacturing Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JPH11119343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタに係り、特に光源装置、液晶表示素子、結像光学系および投射光学系を実装する筺体の空間を効率的に利用して小型化した液晶プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ受像機やパソコン等の情報機器のモニター、その他の各種表示装置用の表示デバイスとして液晶表示素子が多く用いられている。その中でも近年、液晶表示素子をプロジェクタの作像手段として用いたものが小型でかつ大画面表示を可能とした表示装置として利用されている。
【０００３】
この種の液晶表示素子は、一方の基板に画素選択用の給電電極もしくはスイッチング素子の給電電極となる駆動電極を形成し、他方の基板に共通電極を形成して、両電極側を対向させて貼り合わせ、この貼り合わせギャップに液晶層を挟持して構成されるものが一般的である。
【０００４】
一方、作像手段として、透明基板に共通電極を形成し、シリコン基板等の不透明基板に駆動電極を形成して両者を貼り合わせ、貼り合わせギャップに液晶層あるいは高分子分散型の液晶を挟持してなる液晶パネルをパッケージに埋設してなる反射型液晶表示素子が小型で高精細の画像形成を得ることのできる液晶表示素子として知られている。
【０００５】
液晶プロジェクタは一般に、液晶パネルに画像等を生成し、生成した画像等により透過光または反射光を変調し（制御し）、その変調光をスクリーンに投射することで拡大画像を得るものである。
【０００６】
図２５は従来の液晶プロジェクタの一例を説明する模式図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は光学系の概略図を示す。
【０００７】
同図に示したように、この液晶プロジェクタは筺体１の内部に光源装置（照明光源）６、液晶パネル７、その他の結像光学系を収納し、筺体の一側面に投射光学系１０を取り付けてある。
【０００８】
光源装置６から放射された照明光は液晶表示素子７に入射し、当該液晶表示素子７に生成した画像で照明光を変調して、これを結像光学系と投射光学系１０で拡大し、スクリーン１６上に大画面を再生する。なお、ここで使用されている液晶表示素子７は所謂透過型である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の液晶プロジェクタでは、液晶表示素子７に生成した画像をスクリーン１６上に結像させるように、光源装置６、液晶表示素子７、投射光学系１０等の構成要素の位置が決められて筺体１内に固定されている。
【００１０】
筺体１からの光（投射光）の出口は投射光学系１０であるが、この投射光学系１０は筺体１に固定されており、筺体１の内部と外部との間の空気の流通を遮断する構造で、内部への塵埃の侵入が防止されるようになっている。
【００１１】
また、上記従来の液晶プロジェクタは、光源装置、作像手段、結像光学系および投射光学系等の全ての構成要素が筺体内に収納されているため、筺体自体のサイズの低減には自ずと限界があり、小型化することが困難であった。
【００１２】
また、フルカラー化のためには少なくとも３枚の液晶表示素子が使用されるため、上記の小型化の困難性と共に、構成要素の設置調整や照明光や変調光の分離／合成のための光軸調整（コンバーゼンス調整）手段を設ける必要があって、組立と調整が極めて難しいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を解消し、小型かつ組み立てや調整の容易な構造とした液晶プロジェクタを提供することにある。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、下記の構成とした点に特徴を有する。
【００１５】
（１）光源装置、液晶表示素子、光源装置からの照明光を液晶表示素子に照射するための照明光学系と、液晶表示素子に生成された画像により変調された表示光を外部スクリーンに投射する投射ミラー、および光源装置と液晶表示素子および照明光学系を収容する筺体とを少なくとも具備し、
前記筺体の前記液晶表示素子と前記投射ミラーの間に、前記液晶表示素子からの表示光を前記投射ミラーに出射するための開口を有すると共に、前記投射ミラーの一端が前記筺体の外側壁に対して倒れ込み／引起し可能に取り付けられており、引起し状態では投射光学系を構成し、倒れ込み状態では前記開口を閉塞する蓋の機能を有するものとした。
【００１６】
この構成により、比較的大サイズの投射ミラーを筺体内部に収納する必要がなく、液晶プロジェクタ全体のサイズを小型化することが容易となる。
【００１７】
（２）（１）における前記開口に、前記筺体内部と外部とを耐塵埃遮蔽する透明カバーを備えた。
【００１８】
この構成により、投射ミラーの設置部分からの塵埃侵入が防止される。
【００１９】
（３）（２）における前記透明カバーに近接した位置に前記液晶パネルから到来する散乱光を遮蔽するための絞りを備えた
この構成により、表示光に含まれる不要な散乱光がスクリーンに達するのが遮断され、光コントラストの再生画像が得られる。
【００２０】
（４）（１）（２）または（３）における前記液晶表示素子を反射型液晶パネルとした。
【００２１】
液晶表示素子に反射型液晶パネルを採用することにより、光学系の配置とその調整が容易となる。
【００２２】
（５）光源装置、液晶表示素子、光源装置からの照明光を液晶表示素子に照射するための照明光学系と、
液晶表示素子に生成された画像により変調された表示光を結像する第１の結像系ミラーと、第１の結像系ミラーに対峙して設置した第２の結像系ミラーとを含む作像光学系と、
第２の結像系ミラーで反射した表示光を反射して外部スクリーンに投射する投射ミラーを含む投射光学系、
および照明光学系および作像光学系を収容する筺体とを少なくとも具備し、
前記光源装置と前記液晶表示素子の間に前記照明光学系を構成する第１の反射ミラーと第２の反射ミラーを含む少なくとも２枚の反射ミラーを備え、前記光源装置から第１の反射ミラー間の光軸と前記第１の反射ミラーと第２の反射ミラー間の光軸および前記第２の反射ミラーと前記液晶表示素子間の光軸が略Ｕ字形の照明光経路を形成するものとした。
【００２３】
このような構成としたことで、照明光学系と結像光学系を筺体の内部空間で効率よく配置でき、装置全体が小型化される。
【００２４】
（６）（５）における前記第１の反射ミラーに伏角を持たせると共に、前記第２の反射ミラーに仰角を持たせることにより、前記光源装置から出射する照明光の光軸と前記第１の反射ミラーと第２の反射ミラー間の表示光の光軸とが略々同一平面上にあるようにした。
【００２５】
このような構成としたことで、光源装置と照明光学系の上方に作像手段である液晶表示素子と結像光学系を配置することができ、筺体の内部空間を効率的に利用でき、装置全体が小型化される。
【００２６】
（７）（５）または（６）における前記光源装置と前記第１の反射ミラーと第２の反射ミラーを含む前記照明光学系と、前記液晶表示素子を含む作像光学系と、前記投射光学系とが、それぞれユニットとして分割された構造で前記筺体に搭載するものとした。
【００２７】
この構成により、各ユニットを独立して事前調整しておくことができ、また組み立てが容易で、かつ組み立て後の調整や部品交換が容易となる。
【００２８】
（８）（５）（６）または（７）における前記液晶表示素子を複数の反射型液晶パネルと、各反射型液晶パネルの光軸を独立に調整して前記第１の結像ミラー上でコンバーゼンスを取るためのコンバーゼンス補正装置とで構成した。
【００２９】
この構成により、フルカラーの画像再生におけるコンバーゼンス調整が容易になる。
【００３０】
なお、本発明は、上記の手段に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で種々の変形した構成とすることが可能であり、当該変形した構成も本発明に含まれることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１は本発明による液晶プロジェクタの第１実施例を説明する模式図であって、（ａ）は上方から見た概略構成を説明する模式図、（ｂ）は側方から見た概略構成を説明する模式図である。
【００３３】
同図において、筺体１の内部には光源装置６、液晶表示素子７、反射ミラー１１，１２、絞り９が収納されている。筺体１の上方には開口３が形成されており、この開口３を閉塞すると共に投射ミラー２を備えた上部蓋２が枢軸１３で矢印Ｓに示したように倒れ込み／引起し可能に取り付けられている。
【００３４】
すなわち、この上部蓋２は倒れ込んだ状態では筺体１の開口３を閉塞し、引起しされた状態では投射ミラー２が図示しないスクリーンへの投射光学系の機能を有する。なお、５は透明カバーである。
【００３５】
図２は図１に示した液晶プロジェクタの光学系を説明する模式図であって、図１と同一符号は同一部分に対応し、１４は集束点、１５は光束を示す。
【００３６】
光源装置６は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の光源から放射された光をリフレクタ等を用いて所望の方向に照明光として出射する。光源装置６から出射された照明光は、光束１５で示したように液晶表示素子７を照射して、当該液晶表示素子７を構成する反射型液晶パネルに生成された画像で変調され、表示光として反射される。
【００３７】
なお、この実施例では、反射型液晶パネルを用いたが、これに代えて透過型液晶パネルを用いることもできる。その場合は、液晶パネルの裏面に反射ミラーを接地すればよい。
【００３８】
液晶表示素子７から反射した表示光は非球面の反射面（ここでは凹面）をもつ反射ミラー１１で反射されて絞り９の位置で集束した後、非球面の反射面（ここでは突面）をもつ反射ミラー１２で反射後、開口３を通して筺体１の上方に起立した投射ミラー２に達する。投射ミラー２で反射された表示光は図示しないスクリーンに拡大投射される。
【００３９】
投射ミラー２は、使用時には筺体１の上方から枢軸１３で回動して引起すことで起立し、スクリーンと対峙する位置となる。そして、非使用時には、倒れ込ませて開口３を閉塞する上部蓋となる。
【００４０】
図３は図１に示した液晶プロジェクタの開口部分の概略構成を説明する上部斜視図であって、４は内部カバー、５は透明カバーである。
【００４１】
前記したように、投射ミラー２を引起した状態では開口３が露呈する。内部カバー４はこの開口３から装置内部、すなわち液晶表示素子や照明光学系、結像光学系等を収納した筺体内部への塵埃の侵入を防止するために設置されている。そして、この内部カバー４には表示光を透過させるための透明カバー５が取り付けられている。
【００４２】
透明カバー５は、反射ミラー１１により反射される光束が略々一点で集束する位置、すなわち図２に示す集束点１４の近傍に設けられる。また、この集束点１４の近傍には、前記したように、不要な光を遮断する等の目的で絞り９が設けられている。
【００４３】
透明カバー５は光束に対して略々垂直になるように設置されており、かつ光束を遮らない程度の大きさで、なるべく小面積であることが望ましい。
【００４４】
図４は本発明による液晶プロジェクタの第１実施例に使用される液晶表示素子を構成する液晶パネルの構成例の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００４５】
図４に示したように、この種の液晶表示装置は、一方の基板（透明基板、共通基板またはコモン基板）７０１と他方の基板（駆動基板、シリコン基板）７０２の間に液晶組成物あるいは高分子分散型液晶層７０３を挟持し、両基板をシール材７０４で接着してなる反射型液晶パネルを、樹脂を好適とするパッケージ本体７０７のキャビティ内に収納し、その一端縁に信号および電力を給電するためのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７０９の一端を接続すると共に、前面ガラス７１３で封止して上記キャビティを密閉してなる。
【００４６】
パッケージ本体７０７の背面には金属製の放熱板７１１が、その周辺を当該パッケージ本体７０７の下部４辺に埋設した状態で設置され、液晶パネルは放熱板７１１との間に比較的弾性を有する放熱シート７１０を介して収納される。したがって、液晶パネルの背面は放熱シート７１０により放熱板７１１に密着し、放熱効果が十分に得られる構造となっている。
【００４７】
パッケージ本体７０７のキャビティ内部に収納した液晶パネルは、その一方の基板の裏側で接着材７０６により当該パッケージ本体７０７の底部内周に形成された段部７１６（図５参照）に固定され、また、前面ガラス７１３をパッケージ本体７０７とＦＰＣ７０９を固定するためのスペーサ７１２に接着剤等で固定される。なお、スペーサ７１２はＦＰＣ７０９に図示しない接着材で固定されている。
【００４８】
図５は図４に示した本発明による液晶表示装置の構造を説明する展開斜視図である。
【００４９】
図５において、液晶パネル７１４は、樹脂製のパッケージ本体７０７と、このパッケージ本体７０７の裏面に周縁を埋設した金属板からなる放熱板７１１、および全面ガラス７１３とで構成されるキャビティ内に収納される。なお、前面ガラス７１３の内面には遮光枠（図中点線で示す）が形成されている。
【００５０】
すなわち、液晶パネル７１４は、第１の基板７０１の少なくとも一辺（ここでは３辺）の側縁７０８が第２の基板７０２からはみ出しており、第２の基板７０２は第１の基板７０１にシール材７０４で固定されている。また、第２の基板７０２の少なくとも１辺の側縁７１５が第１の基板７０１からはみ出しており、ＦＰＣ７０９の固定辺となっている。
【００５１】
そして、第１の基板７０１の側縁７０８の第２の基板７０２側を接着剤７０６でパッケージ本体７０７の上縁を段部７１６に固定している。第２の基板７０２はパッケージ本体に固定されることなく、第１の基板７０１にのみ固定されている。放熱シート７１０は液晶パネル７１４と放熱板７１１に密着しているが、放熱シート７１０と液晶パネル７１４は固定されておらず、放熱シート７１０が液晶パネル７１４と放熱板７１１に比較して柔らかいため、パッケージ本体７０７の力が加わっても第１の基板７０１と第２の基板７０２の間のギャップ変化を招くことがない。
【００５２】
また、その底面を弾性を有する放熱シート７１０を介して放熱板７１１に接するようにその一方の基板７０１の周縁下面を上記したようにパッケージ本体７０７のキャビティ内周に形成された段部７１６に接着材で固定されており、液晶パッケージが強い光に曝されて高温となった場合でも放熱シート７１０が放熱板７１１に効率よく熱を伝えて温度上昇に伴う表示不良を防止できる。
【００５３】
そして、ＦＰＣ７０９を接続した後、スペーサ７１２を取り付け、前面ガラス７１３をシール材で接着してキャビティ内を気密状態に保つ。
【００５４】
なお、上記した放熱シート７１０としては、熱伝導率が８Ｗ／ｍＫの高熱伝導性エラストマーを用い、パッケージ本体７０７には熱膨張率が１０×１０^-6（１／°Ｃ）の４２アロイを使用している。
【００５５】
図６は高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置の表示動作を説明する模式図であって、（ａ）は非表示状態を、（ｂ）は表示状態を示す。
【００５６】
図中、７０３は高分子マトリクス中に液晶分子７３９を分散した高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）で、印加電圧に応じて光を散乱する状態から透過する状態に変化する。
【００５７】
他方の基板７０２にはスイッチング素子であるＴＦＴ７４０と反射画素電極７３８が、一方の基板７０１には共通電極となる透明電極７３０が形成されていて、（ａ）に示すように、一方の基板７０１の透明電極７３０と他方の基板３の反射画素電極７３８の間に電圧を印加してない状態では、液晶分子７３９はそれぞれ不規則な方向に配列している。この状態では高分子マトリクスと液晶分子７３９とに屈折率の差が生じ、入射光７４１は液晶層７０３で散乱する。７４２は散乱光を示す。
【００５８】
一方、同図（ｂ）に示すように、一方の基板７０１の透明電極７３０と他方の基板７０２の反射画素電極７３８の間にＴＦＴ７４０の選択で電圧を印加した状態では、液晶分子７３９が一定方向に配向する。この液晶分子７３９が一定方向に配向したときの屈折率と高分子マトリクスの屈折率を合わせておくと、入射光７４１は散乱せずに液晶層７０３を透過して反射画素電極７３８に到達し、この反射画素電極７３８で正反射して一方の基板７０１からこの反射光が出射する。７４３にこの反射光を示す。
【００５９】
この動作原理を用い、反射画素電極７３８をスイッチング素子であるＴＦＴ７４０で選択することにより、画像を表示する。
【００６０】
次に、本発明による液晶表示装置に用いる液晶パネルの第２基板（駆動基板）の製造方法の一例を図７〜図９により説明する。なお、図中左側は表示領域内に形成されるトランジスタ素子の形成領域を、また右側は表示領域外のトランジスタ素子の形成領域を示す。
【００６１】
図７、図８、図９は本発明に使用する液晶パネルの第２基板の製造方法の一例を説明する工程図である。
【００６２】
工程図７の（Ｂ−１）：半導体素子と同様に、シリコンウエハ基板５００に洗浄等の前処理を行う。
【００６３】
工程図７の（Ｂ−２）：このシリコンウエハ基板５００に、例えばイオン打ち込み法を用いて不純物をドープしてＮウエル層５０１とＰウエル層５０２を設ける。
工程図７の（Ｂ−３）：Ｎウエル層５０１、Ｐウエル層５０２の両端に、例えばイオン打ち込み法を用いて、それぞれＮＭＯＳのチャンネルストッパ５０３とＰＭＯＳのチャンネルストッパ５０４を形成し、その上を酸化してＬＯＣＯＳ５０５を設ける。
【００６４】
工程図７の（Ｂ−４）：基板の表面を酸化し、その上に例えばディポジション法を用いてポリシリコン層５０６を形成し、そのポリシリコン表面をリン処理する。その上に例えばフォトレジスト膜を塗布、感光、除去し、ドライエッチングを行い、Ｎウエル層、Ｐウエル層上の各々にゲート電極５０７を形成する。
【００６５】
工程図８の（Ｂ−５）：高耐圧ＮＭＯＳ、ＰＭＯＳに各々、例えばイオン打ち込み法を用いて拡散層オフセット５０８を設け、低耐圧ＮＭＯＳにＮ＋拡散層５０９、ＰＭＯＳにＰ＋拡散層５１０を設ける。
【００６６】
工程図８の（Ｂ−６）：基板の表面に、例えばディポジション法を用いて酸化シリコン層を形成し第１の絶縁膜５１１とし、その上に例えばフォトレジスト膜を塗布、感光、除去し、エッチングを行い、第１のコンタクトホール５１２を形成する。
【００６７】
工程図８の（Ｂ−７）：第１のコンタクトホール５１２を設けた第１の絶縁膜５１１をマスクとして用い、例えばイオン打ち込み法を用いてコンタクト部５１３を形成する。
【００６８】
工程図８の（Ｂ−８）：第１のコンタクトホール５１２の形成部分を含んで絶縁膜の全域に、例えばスパッタ法で金属膜を形成し、その上に例えばフォトレジスト膜を塗布、感光、除去し、ドライエッチングを行い、第１層目の配線５１４及び第１層目の電極５１５を形成する。
【００６９】
工程図９の（Ｂ−９）：基板の表面に例えばディポジション法を用いて、酸化シリコン層を形成し第２の絶縁膜５１６とし、その上に例えばフォトレジスト膜を塗布、感光、除去し、エッチングを行い、第２のコンタクトホール５１７を形成する。さらに、第２のコンタクトホール５１７の形成部分を含んで絶縁膜の全域に、例えばスパッタ法で金属膜を形成し、その上に例えばフォトレジスト膜を塗布、感光、除去し、ドライエッチングを行い、第２層目の配線５１８及び遮光膜５１９を形成する。
【００７０】
工程図９の（Ｂ−１０）：基板の表面に、例えばディポジション法を用いて有機ＳＯＧ層を形成して第３の絶縁膜５２０とし、ＣＭＰ法を用いて研磨し平坦化する
工程図９の（Ｂ−１１）：平坦化した有機ＳＯＧの第３の絶縁膜５２０上に、例えばフォトレジスト膜を塗布、感光、除去し、エッチングを行い、第３のコンタクトホール５２１を形成し、その上に例えばスパッタ法でアルミ膜を形成し、その上にフォトレジスト膜を塗布、感光、除去し、ドライエッチングを行い、反射画素電極５２２を形成する。
【００７１】
工程図９の（Ｂ−１２）：反射画素電極５２２を形成した上に、例えばディポジション法で保護膜５２３を形成する。
【００７２】
次に、本発明の液晶プロジェクタに用いられる液晶表示装置の実装方法を図１０と図１１により説明する。
【００７３】
図１０と図１１は本発明に用いられる液晶パネルの実装方法の１例を説明する概略工程図であって、Ａ−１〜Ａ−８は各工程を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００７４】
先ず、液晶表示装置に組み込まれる液晶パネルを構成する一方の基板７０１の片側全面に高分子分散型液晶層７０３を塗布する（図１０のＡ−１）。
【００７５】
上記高分子分散型液晶層７０３を塗布した面に他方の基板を重ね合わせて密着し、他方の基板をマスクとして高分子分散型液晶層７０３の周縁をエッチング処理する。その周縁にシール材注入スペースが形成される。
【００７６】
図１０のＡ−２に示したように、高分子分散型液晶層７０３のエッチング処理を終了して有効表示領域の外周にシール材注入スペースを確保した後、他方の基板７０２に形成されている表示電極等にプローブを当てて動作確認を行う（図１０のＡ−３）。
【００７７】
動作確認後、上記表示電極等に信号および動作電圧を印加するためのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７０９を接続する（図１０のＡ−４）。
【００７８】
一方の基板７０１と他方の基板７０２の対向周縁の隙間にシール材７０４を浸透させ、その後硬化接着して液晶パネル７１４を組立てる（図１１のＡ−５）。パッケージ本体７０７の凹部底面に備えた放熱板７１１に放熱シート７１０を密着させて収納し、その上に液晶パネルを組み込み、一方の基板７０１の周縁とパッケージ本体７０７とを接着剤で固定する（図１０のＡ−６）。なお、放熱板７１１がパッケージ本体７０７の埋設されているキャビティ内底周縁に接着材を塗布し、気密性をさらに向上させてもよい。
【００７９】
スペーサ７１２で前記ＦＰＣ７０９をパッケージ本体７０７に接着固定する（図１１のＡ−７）。
【００８０】
第１基板７０１の外周縁上方に遮光枠を有する前面ガラス７１３を装着してシール材で固定する（図１１のＡ−８）。このとき、前面ガラス７１３の接着はシール材を塗布する際にその一部に開口を残しておいてこれを仮硬化後、当該開口を同様のシール材で閉栓する工程を経ることで仮硬化時の加熱でキャビティ内の空気が膨張してシール材に所謂リークパスが形成され、ここからキャビティ内に湿気が侵入し、これが液晶パネルに結露を生じさせたり、あるいは液晶パネルのシール部から高分子分散型液晶層内に侵入して表示品質の劣化を招くのを防止するようにしてもよい。その後、ベーク炉で完全硬化させる。
【００８１】
このようにして、液晶表示装置が組み立てられる。
【００８２】
なお、上記工程（Ａ−８）におけるシール材の浸透では、ホットプレート上でシール材を加熱等して粘度を下げ、全面ガラス７１３とパッケージ本体７０７との隙間に毛細管現象で浸透させる。
【００８３】
このように実装された液晶パネルを液晶表示素子として光源装置、照明光学系、結像光学系、投射光学系と共に筺体１に設置する。
【００８４】
この実施例の構成としたことにより、液晶プロジェクタの使用時には筺体の一部であった投射ミラーを引起してスクリーンへの投射光学系を設定すると共に、不使用時には倒れ込ませて筺体と一体化できるので、全体として小型化を達成できる。
【００８５】
次に、本発明による液晶プロジェクタの第２実施例を説明する。
【００８６】
図１２は本発明による液晶プロジェクタの第２実施例の構成要素と光学系の構成の説明図であって、２１は光源装置、２１ａはランプ、２１ｂはレンズ、２２はインテグレータ、２２ａは第１のインテグレータ素子、２２ｂは第２のインテグレータ素子、２３は第１反射ミラー、２４は第２反射ミラー、２５ａは第１のダイクロイックミラー、２５ｂは第２のダイクロイックミラー、２６ａは第１の液晶パネル、２６ｂは第２の液晶パネル、２６ｃは第３の液晶パネル、２７は第１の結像ミラー、２８は第２の結像ミラー、２９は投射ミラー、３０ａは第１のコンバーゼンス調整装置、３０ｂは第２のコンバーゼンス調整装置、３０ｃは第３のコンバーゼンス調整装置である。
【００８７】
光源装置２１はランプ２１ａとレンズ２１ｂからなり、第１の反射ミラー２３を挟んで設置した第１のインテグレータ素子２２ａと第２のインテグレータ素子２２ｂからなるインテグレータ２２は照明光を均一な平行光とする機能を持っている。
【００８８】
また、図１３は図１２の左横側から若干上側に寄った位置から見た光軸パターン図、図１４は図１２の上横側から若干左側に寄った位置から見た光軸パターン図である。
【００８９】
図１２を図１３と図１４を参照して説明すると、照明光の光軸は光源装置の点Ｏ₀→第１の反射ミラー２３の点Ｏ₁→第２の反射ミラー２４の点Ｏ₃→ 第２のダイクロイックミラー２５ｂと第１のダイクロイックミラー２５ａを通して第１の液晶パネル２６ａの点Ｏ₄→第１のダイクロイックミラー２５ａと第２のダイクロイックミラー２５ｂを通して第１の結像系ミラー２７の点Ｏ₅→第２の結像系ミラー２８の点Ｏ₆→投射ミラー２９の点Ｏ₇を通る光軸Ａ₁→Ａ₂→Ａ₃→Ａ₄→Ａ₅→Ａ₆→Ａ₇で示した経路をとり、光軸Ａ₇は図示しないスクリーンに指向する。
【００９０】
なお、ここでは第１の液晶パネル２６ａに関する光軸のみを示したが、第２の液晶パネル２６ｂ、第３の液晶パネル２６ｃについても、ダイクロイックミラー２６ｂ，２６ａでの反射経路を除いて上記第１の液晶パネルに関するものと同様であるので説明は省略する。
【００９１】
そして、照明光学系を構成する第１の反射ミラー２３はθ₁の伏角で設置され、第２の反射ミラー２４はθ₂の仰角をもって設置されており、光軸Ａ₁と光軸Ａ₅とが同一平面内で略々平行とされ、光源装置２１から出射した光軸Ａ₁と第１の反射ミラー２３と第２の反射ミラー２４間の光軸Ａ₂および第２の反射ミラー２４から反射される光軸Ａ₃とでＵ字形の照明光経路を形成している。
【００９２】
このような光軸構成としたことにより、液晶プロジェクタの筺体内部の空間が効率良く利用可能となり、小型化にとって極めて有利となる。
【００９３】
また、各液晶パネル２６ａ、２６ｂ、２６ｃを取り付けた第１、第２および第３のコンバーゼンス調整装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれの液晶パネルをＸ，Ｙ，Ｚの３次元で調整して各液晶パネルに生成された画像で変調された表示光を第１の結像ミラー２７で一致させる。
【００９４】
図１５は本発明による液晶プロジェクタの第２実施例の構成要素を搭載するベースの説明図であって、図１２と同一符号は同一部分に対応し、４０はべースでありアルミニウムダイキャスト成形、あるいは硬質プラスチックスモールド成形で形成される。
【００９５】
このべース４０では、図の右側に光源装置２１を収納する部分を有し、左側の下方に液晶表示素子を含む作像光学系を、同上方に図示しない投射ミラーを含む投射光学系が組み込まれる。
【００９６】
この図には、前記図１で説明した光軸のうち、液晶表示素子の照明光学系の光軸Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃（Ａ_3R、Ａ_3G、Ａ_3B）が示されている。
【００９７】
図１６は本発明による液晶プロジェクタの第２実施例の構成要素を搭載する図１５に示したベースに結像光学系と投射光学系を取り付けた状態の説明図であって、図１２と同一符号は同一部分に対応する。
【００９８】
同図において、第１の結像ミラー２７は照明光学系の第２反射ミラー２４の上部に設置され、第２の結像ミラー２８は第１の液晶表示素子２６ａの上方に設置されている。そして、結像光学系の上方には投射ミラー２９が設置されている。各液晶パネルからの反射光すなわち変調された表示光は、光軸Ａ_4R、Ａ_4G、Ａ_4Bに沿って第１の結像ミラー２７で合成された後、光軸Ａ₅に沿って第２の結像ミラー２８に至り、第２の結像ミラー２８で投射ミラー２９に向けて反射され、投射ミラー２９から図示しないスクリーンに指向される。
【００９９】
図１７は液晶表示素子を含む結像光学系および第１の結像ミラーを密閉するためのカバーを設置すると共に第２の結像ミラーと投射ミラーを取りつけた状態を示す要部斜視図である。
【０１００】
同図において、２８ａは第２結像ミラー保持部材、２８ｂはギヤー、２８ｃはカム、２８ｄは焦点調整ツマミ、２９ａは投射ミラー保持部材、２９ｂは枢軸、２９ｃはガイド、２９ｄは係止部、６０はカバー、６１は透明カバー、７０は冷却ファンを示す。
【０１０１】
カバー６０は複数のネジによりべース４０の上方から固定される。このカバー６０の中央部に形成した開口には透明カバー６１が取り付けられており、前記図１６で説明した第１の結像ミラーから第２結像ミラー保持部材２８ａに取り付けた第２の結像ミラー２８に至る光路を邪魔しない位置に当該光軸に略直角となるように設置されている。
【０１０２】
このカバー６０を取りつけたことによって、液晶表示素子を含む結像光学系および第１の結像ミラーが外部から遮断され、塵埃の侵入が防止されている。
【０１０３】
第２の結像ミラーは、第２結像ミラー保持部材２８ａを介してカバー６０に取り付けられており、その反射面はギヤー２８ｂ、カム２８ｃ、焦点調整ツマミ２８ｄで構成される第２結像ミラー焦点調整機構によって焦点が調整される。
【０１０４】
同様に、投射ミラー２９は投射ミラー保持部材２９ａを介してカバー６０に取り付けられており、投射ミラー保持部材２９ａは枢軸２９ｂで矢印Ｒに示したように回動可能とされている。そして、その反射面はガイド２９ｃと係止部２９ｄで所定の角度で固定される。
【０１０５】
また、光源装置２１には冷却ファン７０が設けられており、高温となるランプを強制冷却するように構成されている。
【０１０６】
なお、カバー６０を取り付けたべース４０は図示しない筺体に収納され、その上方に上記投射ミラー２９を蓋として利用する開口が設けてあり、カバー６０を倒れ込ませた状態で当該開口を閉塞するようになっている。
【０１０７】
図１８と図１９は図１７に示したカバーの詳細構造の説明図であって、図１８は表面斜視図、図１９は裏面斜視図を示す。
【０１０８】
各図において、３２は第１結像ミラー設置部でありこの内部に第１結像ミラー２７が収納される。また、３３は第２結像ミラー設置部であり、表面側に第２結像ミラー２８は取り付けられる。そして、３４は投射ミラー設置位置で、この部分で投射ミラー２９が回動し、倒れ込んだ状態では透明カバー６１を含む筺体の開口を閉塞し、かつ引き起こされた状態では開口を開放して表示光を取り出すようになっている。
【０１０９】
次に、画像を生成する液晶パネルの画像生成面を調整するコンバーゼンス調整装置の構成を説明する。
【０１１０】
図２０はコンバーゼンス調整装置の説明図であって、（ａ）は全体構成を示す斜視図、（ｂ）は液晶パネルの調整方向の説明図である。
【０１１１】
同図（ａ）において、２６は液晶パネル、３０はコンバーゼンス調整装置、４０ａ及び４０ｂはベースへの取り付けのためのブラケット、４１はベースプレート、４１ａ、４１ｂ、４１ｃは調整／取り付けネジ、４９はフィールドレンズ枠である。
【０１１２】
このコンバーゼンス調整装置３０はブラケット４０ａ及び４０ｂでべースに取り付けられており、べースプレート４１はＸ，Ｙの２方向の平行移動と、γ方向に回転可能に形成され、ベースプレート４１に取り付けられた液晶パネル２６の画像生成面を図２０（ｂ）に示したＸ，Ｙの２方向の平行移動と、γ方向の回転とに独立して調整可能にしている。
【０１１３】
図２１は図２０に示したコンバーゼンス調整装置の構成をさらに分かりやすくするための展開斜視図である。
【０１１４】
ベースプレート４１は、調整／取り付けネジによりブラケット４０ａ及び４０ｂを介してベースに対して位置調整可能である。このべースプレート４１はピン４２ａ，４２ｂおよび３個の突出ネジ穴４４ａ，４４ｂ，４４ｃを有し、ピン４２ａ，４２ｂに液晶パネル２６に形成した開孔４３ａ，４３ｂを嵌入すると共に、突出ネジ穴４４ａ，４４ｂ，４４ｃにＯリング４５ａ，４５ｂ，４５ｃとネジ４７ａ，４７ｂ，４７ｃにより開口４６ａ，４６ｂ，４６ｃを通して液晶パネル２６を取り付けている。
【０１１５】
３本のネジ４７ａ，４７ｂ，４７ｃとベースプレート４１の突出ネジ穴４４ａ，４４ｂ，４４ｃとの間にはＯリング４５ａ，４５ｂ，４５ｃがあるため、３本のネジ４７ａ，４７ｂ，４７ｃの締め付け状態により、Ｏリング４５ａ，４５ｂ，４５ｃの変形量が変わり、従って液晶パネル２６のベースプレート４１に対する姿勢が変わる。よって、これら３本のネジ４７ａ，４７ｂ，４７ｃの締め付け状態のバランスにより図２０（ｂ）に示すＺ方向とα、βの２つの回転成分に関して、液晶パネル２６のベースプレート４１に対する姿勢角度調整が可能となる。
【０１１６】
なお、液晶パネル２６の前面にはフィールドレンズ４８がフィールドレンズ枠４９で取り付けてある。このフィールドレンズ枠４９は段差部５０ａと５０ｂを液晶パネル２６の上辺に係止すると共に、突起４９ａ，４９ｂを液晶パネル２６に形成した開孔４３ａ，４３ｂを介してべースプレート４１のピン４２ａ，４２ｂに嵌合させて固定している。
【０１１７】
コンバーゼンス調整装置３０は液晶パネル２６の画像生成面を図２０（ｂ）に示したＸ、Ｙの２方向の平行移動と、γ方向の回転とに独立して調整可能であり、さらに液晶パネル２６はベースプレート４１に対し、３本のネジ４７ａ，４７ｂ，４７ｃの進退量でその画像生成面の向きを図２０（ｂ）に示すＺ方向とα、βの２つの回転成分に関して調整できるようにされており、それぞれに介挿したＯリング４５ａ，４５ｂ，４５ｃの弾性保持機能によって調整した状態を維持する。
【０１１８】
これによって、前記図２０の（ｂ）に示した３次元コンバーゼンス調整を可能としている。
【０１１９】
この実施例により、液晶プロジェクタを構成する光源装置を含む照明光学系と液晶表示素子を含む作像光学系および投射光学系のそれぞれをユニットとして組み込むことができ、かつ筺体内部のスペースを有効に利用することが容易となる。
【０１２０】
図２２は本実施例に係る液晶プロジェクタの全体形状を示す不使用時の斜視図である。
【０１２１】
この液晶プロジェクタは前記図１５〜図１７で説明したように、光源装置、照明系ユニット、結像系ユニット等を組み込んだべース４０を筺体８０に収納したもので、前面に焦点調節ツマミ２８ｄが臨み、筺体８０の前記光源装置の収納部分の冷却ファンに相当する位置に通風グリル８２が、また側面に他の通風グリル８３が形成されている。
【０１２２】
そして、上面には投射ミラーを保持する蓋８１が開閉可能に設けてあり、不使用状態では図示のように筺体８０の上面に一部となるように閉じられている。
【０１２３】
図２３は本実施例に係る液晶プロジェクタの全体形状を示す使用時の斜視図である。
【０１２４】
図示したように、この液晶プロジェクタの使用時には、筺体８０から蓋８１を引き起こして起立させて投射ミラー２９を露呈させる。
【０１２５】
図２４は本実施例に係る液晶プロジェクタを用いた画像表示状態の説明図である。
【０１２６】
図２３に示したように投射ミラー２９を兼ねる蓋８１を起立させ、この投射ミラーでスクリーン９０上に画像を投射する。
【０１２７】
この実施例によれば、液晶プロジェクタの使用時には筺体の一部であった投射ミラーを引起してスクリーンへの投射光学系を設定すると共に、不使用時には倒れ込ませて筺体と一体化できるので、全体として小型化が達成でき、取扱いが極めて容易となる。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源装置を含む照明光学系と液晶表示素子を含む作像光学系および投射光学系のそれぞれをユニットとして組み込むことができると共に、筺体内部のスペースを有効に利用でき、液晶プロジェクタの使用時には筺体の一部であった投射ミラーを引起してスクリーンへの投射光学系を設定し、不使用時には倒れ込ませて筺体と一体化できるので、全体として小型化を達成できる。
【０１２９】
さらに、投射ミラーを引起した場合の筺体の開口部を閉塞することで塵埃等の侵入が防止され、特に表示光の光束が集束する部分に透明カバーを設置することにより、当該透明カバーの面積を小さくでき、全体としてコンパクト化された液晶プロジェクタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶プロジェクタの第１実施例を説明する模式図である。
【図２】図１に示した液晶プロジェクタの光学系を説明する模式図である。
【図３】図１に示した液晶プロジェクタの開口部分の概略構成を説明する上部斜視図である。
【図４】本発明による液晶プロジェクタの第１実施例に使用される液晶表示素子を構成する液晶パネルの構成例の説明図である。
【図５】図４に示した本発明による液晶表示装置の構造を説明する展開斜視図である。
【図６】高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置の表示動作を説明する模式図である。
【図７】本発明に使用する液晶パネルの第２基板の製造方法の一例を説明する工程図である。
【図８】本発明に使用する液晶パネルの第２基板の製造方法の一例を説明する図７に続く工程図である。
【図９】本発明に使用する液晶パネルの第２基板の製造方法の一例を説明する図８に続く工程図である。
【図１０】本発明に用いられる液晶パネルの実装方法の１例を説明する概略工程図である。
【図１１】本発明に用いられる液晶パネルの実装方法の１例を説明する図１０に続く概略工程図である。
【図１２】本発明による液晶プロジェクタの第２実施例の構成要素と光学系の構成の説明図である。
【図１３】図１２の左横側から若干上側に寄った位置から見た光軸パターン図である。
【図１４】図１２の上横側から若干左側に寄った位置から見た光軸パターン図である。
【図１５】本発明による液晶プロジェクタの第２実施例の構成要素を搭載するベースの説明図である。
【図１６】本発明による液晶プロジェクタの第２実施例の構成要素を搭載する図１５に示したベースに結像光学系と投射光学系を取り付けた状態の説明図である。
【図１７】液晶表示素子を含む結像光学系および第１の結像ミラーを密閉するためのカバーを設置すると共に第２の結像ミラーと投射ミラーを取りつけた状態を示す要部斜視図である。
【図１８】図１７に示したカバーの詳細構造の表面側の説明図である。
【図１９】図１７に示したカバーの詳細構造の裏面側の説明図である。
【図２０】コンバーゼンス調整装置の説明図である。
【図２１】図２０に示したコンバーゼンス調整装置の構成をさらに分かりやすくするための展開斜視図である。
【図２２】本発明による液晶プロジェクタの第２実施例に係る液晶プロジェクタの全体形状を示す不使用時の斜視図である。
【図２３】本発明による液晶プロジェクタの第２実施例に係る液晶プロジェクタの全体形状を示す使用時の斜視図である。
【図２４】本発明による液晶プロジェクタの第２実施例に係る液晶プロジェクタを用いた画像表示状態の説明図である。
【図２５】従来の液晶プロジェクタの一例を説明する模式図である。
【符号の説明】
１筺体
２投射ミラー
３開口
４内部カバー
５透明カバー
６光源装置
７液晶パネル
９絞り
１０投射レンズ
１１，１２反射ミラー
１３枢軸
１４集束点
１５光線
１６スクリーン
２１光源装置
２１ａランプ
２１ｂレンズ
２２インテグレータ
２２ａ第１のインテグレータ素子
２２ｂ第２のインテグレータ素子
２３第１反射ミラー
２４第２反射ミラー
２５ａ第１のダイクロイックミラー
２５ｂ第２のダイクロイックミラー
２６ａ第１の液晶パネル
２６ｂ第２の液晶パネル
２６ｃ第３の液晶パネル
２７第１の結像ミラー
２８第２の結像ミラー
２８ａ第２結像ミラー保持部材
２８ｂギヤー
２８ｃカム
２８ｄ焦点調整ツマミ
２９投射ミラー
２９ａ投射ミラー保持部材
２９ｂ枢軸
２９ｃガイド
２９ｄ係止部
３０ａ第１のコンバーゼンス調整装置
３０ｂ第２のコンバーゼンス調整装置
３０ｃ第３のコンバーゼンス調整装置
４０べース
６０カバー
６１透明カバー
７０冷却ファン
８０筺体。

Claims

光源装置、液晶表示素子、光源装置からの照明光を液晶表示素子に照射するための照明光学系と、液晶表示素子に生成された画像により変調された表示光を外部スクリーンに投射する投射ミラー、および光源装置と液晶表示素子および照明光学系と収容する筐体とを少なくとも具備し、
前記筐体の前記液晶表示素子と前記投射ミラーとの間に、前記液晶表示素子からの表示光を前記投射ミラーに出射するための開口を有すると共に、前記投射ミラーの一端が前記筐体の外側壁に対して倒れ込み／引起し可能に取り付けられており、引起し状態では投射光学系を構成し、倒れ込み状態では前記開口を閉塞する蓋の機能を有し、
前記開口内部に内部カバーを設け、該内部カバーには前記液晶表示素子からの表示光を透過する透明カバーを設け、該透明カバーに近接した位置に絞りを備えたことを特徴とする液晶プロジェクタ。
前記液晶表示素子が反射型液晶パネルであることを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクタ。
光源装置、液晶表示素子、光源装置からの照明光を液晶表示素子に照射するための照明光学系と、
液晶表示素子に生成された画像により変調された表示光を結像する第１の結像系ミラーと、第１の結像系ミラーに対峙して設置した第２の結像系ミラーとを含む作像光学系と、
第２の結像系ミラーで反射した表示光を反射して外部スクリーンに投射する投射ミラーを含む投射光学系、
および照明光学系および作像光学系を収容する筺体とを少なくとも具備し、
前記筐体は前記表示光が出射する開口を有し、前記投射ミラーは倒れ込み状態では前記開口を閉塞する蓋の機能を有し、
前記開口内部に内部カバーを設け、該内部カバーには前記液晶表示素子からの表示光を透過する透明カバーを設け、
前記内部カバーと前記投射ミラーとの間に前記第２の結像系ミラーを設け、前記内部カバー内に前記作像光学系の一部を設け、
前記光源装置と前記液晶表示素子の間に前記照明光学系を構成する第１の反射ミラーと第２の反射ミラーを含む少なくとも２枚の反射ミラーを備え、前記光源装置から第１の反射ミラー間の光軸と前記第１の反射ミラーと第２の反射ミラー間の光軸および前記第２の反射ミラーと前記液晶表示素子間の光軸が略Ｕ字形の照明光経路を形成することを特徴とする液晶プロジェクタ。
前記光源装置と前記第１の反射ミラーと第２の反射ミラーを含む前記照明光学系と、前記液晶表示素子を含む作像光学系と、前記投射光学系とが、それぞれユニットとして分割された構造で前記筺体に搭載してなることを特徴とする請求項３に記載の液晶プロジェクタ。
前記液晶表示素子が複数の反射型液晶パネルと、各反射型液晶パネルの光軸を独立に調整して前記第１の結像ミラー上でコンバーゼンスを取るためのコンバーゼンス補正装置とで構成したことを特徴とする請求項３に記載の液晶プロジェクタ。