JP5264195B2

JP5264195B2 - 投射型表示装置

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Publication number: JP5264195B2
Application number: JP2008010432A
Authority: JP
Inventors: 剛広小山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: JP2009169358A

Description

本発明は、光学機能素子のホルダによる保持を行う投射型表示装置に関するものである。

近年、液晶プロジェクタにおいて、高輝度化、高コントラスト化が進んでいる。特に、コントラストを重視するホームシアタなどにおいて、映画などの黒の画面の多い映像を投影する機会が増え、黒の画質が評価されることが多くなっている。従来技術においては、特に画像を制御する液晶パネルのパッケージへの保持において、応力が生じないような保持方法が工夫されてきており、その一例として特許文献１、２が挙げられる。

特許第３７３６５２３号公報ＷＯ０４／０３６３０７号公報

しかしながら、特に高コントラストの高い反射型プロジェクタでは、光学素子の保持による画面内の偏光の乱れが画質に影響を及ぼす。特に、光軸周りに回転させ、コントラストを調整する１／４波長板フィルムとガラス基板の保持方法によって生ずる偏光の乱れが画面上で黒の色むらとなって現れる。１／４波長板は樹脂フィルムを延伸し、その延伸量を制御して発生する位相差が偏光の電界波の１／４周期になるよう製作されている。そのため、外部から応力が加わり延伸量が変化すると、位相差の発生量も変化する。

図１８は従来のガラス基板とホルダの接着方法について示す。従来のホルダＡでは、接着剤溜まりが１／４波長板フィルムＢを付設したガラス基板Ｃの側面にのみ設けられている。接着剤Ｄは乾燥固化する前にガラス基板ＣとホルダＡの突当部Ｅの数μｍ〜数１０μｍの間に浸透し固化される。これにより突当部Ｅにおいて、ガラス基板ＣとホルダＡは薄い膜厚で強固に接着されている。

外部から応力が加わると、ガラス基板Ｃには変形を吸収する余裕がなく、１／４波長板フィルムＢを貼り付けるガラス基板Ｃ内に内部応力が発生する。これによりガラス内部の誘電率の異方性が生じ、偏光が入射されると複屈折が生ずる。つまり、異方性と被屈折が画面上の黒むらを発生させる原因となるので、更なる黒画像の高画質化にはこの保持方法を工夫し、高画質化を進めることが必要となっている。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、黒の色むらが生じない高品質な画像が得られる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の本発明に係る投射型表示装置は、光源と、該光源からの光を色分解合成する光学系と、該光学系からの光を変調する液晶表示素子とを有する投射型表示装置であって、前記光学系は、前記光源からの光の偏光状態を変化させる光学機能素子と、該光学機能素子を保持するガラス基板と、該ガラス基板を保持する樹脂製のホルダと、前記樹脂製のホルダに対して着脱可能に嵌合する板金のホルダを有し、前記樹脂製のホルダは、前記光学系の光軸と垂直な２方向において、前記ガラス基板の位置を決めるための位置決め部を有し、前記板金のホルダに対して前記ガラス基板の側面が接着剤によって接着されており、前記接着剤を前記ガラス基板の厚み方向に逃がすための接着剤逃し部が前記板金のホルダに形成されていることを特徴としている。

本発明に係る投射型表示装置によれば、ガラス基板とホルダの線膨張係数の差を吸収し、かつ放熱性が高いので、透明基板内の応力を低減させ複屈折による黒の色むらのないようにして高画質が得られる。

本発明を図１〜図１７に図示の参考例、実施例に基づいて詳細に説明する。

［参考例１］
図１は投射型画像表示装置の光学的平面図、図２は側面図である。発光管１とリフレクタ２から成る光源ランプ３の前方には、防爆ガラス４、第１のシリンダアレイ５ａ、紫外線吸収フィルタ６、第２のシリンダアレイ５ｂ、偏光変換素子７、フロントコンプレッサ８、全反射ミラー９が配列されている。全反射ミラー９の反射方向には、第３のシリンダアレイ５ｃ、カラーフィルタ１０、第４のシリンダアレイ５ｄ、コンデンサレンズ１１、リアコンプレッサ１２が配列されている。そして、このような光源ランプ３〜リアコンプレッサ１２により照明光学系１３が構成されている。

この照明光学系１３からの出射光束は、色分解合成光学系１４に入射するようにされている。色分解合成光学系１４においては、ダイクロイックミラー１５の透過方向に緑色光用入射側偏光板１６、第１の偏光ビームスプリッタ１７、１／４波長板１８Ｇ、緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇが配置されている。また、第１の偏光ビームスプリッタ１７の反射方向には、緑色光用出射側偏光板２０Ｇを付したダイクロイックプリズム２１が設けられている。更に、ダイクロイックミラー１５の反射方向には、トリミングフィルタ２２、入射側偏光板１６ａ、色選択性位相差板２３、第２の偏光ビームスプリッタ２４、１／４波長板１８Ｂ、反射型液晶表示素子１９Ｂが配列されている。

第２の偏光ビームスプリッタ２４におけるダイクロイックミラー１５からの光束の反射方向には、１／４波長板１８Ｒ、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒが配置されている。更に、第２の偏光ビームスプリッタ２４の出射側には赤色光用出射側偏光板２０Ｂが付されたダイクロイックプリズム２１が配置されている。そして、ダイクロイックプリズム２１からの出射光が投射レンズ鏡筒２５に至っている。

発光管１は連続スペクトルで白色光を発光し、リフレクタ２は発光管１からの光を所定の方向に集光する。第１のシリンダアレイ５ａは光源ランプ３からの光の進行方向における水平方向の紙面垂直方向において屈折力を有し、第２のシリンダアレイ５ｂは第１のシリンダアレイ５ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有している。偏光変換素子７は無偏光光を所定の偏光光に揃える。

フロントコンプレッサ８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、全反射ミラー９は光軸を８８度変換する。第３のシリンダアレイ５ｃは光源ランプ３からの光の進行方向における垂直方向、つまり紙面の垂直方向において屈折力を有し、第４のシリンダアレイ５ｄは第３のシリンダアレイ５ｃの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する。カラーフィルタ１０は色座標を或る値に調整するために特定波長域の色を光源ランプ３に戻す。リアコンプレッサ１２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ている。

ダイクロイックミラー１５は青色光Ｂ（４３０〜４９５ｎｍ）と赤色光Ｒ（５９０〜６５０ｎｍ）を反射し、緑色光Ｇ（５０５〜５８０ｎｍ）を透過する。緑色光用入射側偏光板１６は透明基板に偏光素子を貼着し、Ｐ偏光光のみを透過する。第１の偏光ビームスプリッタ１７はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光分離面を有する。

反射型液晶表示素子１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは、それぞれ入射した光をそれぞれ赤色光Ｒ用の１／４波長板１８Ｒ、緑色光Ｇ用の１／４波長板１８Ｇ、青色光Ｂ用の１／４波長板１８Ｂを介して反射すると共に画像変調する。トリミングフィルタ２２は赤色光Ｒの色純度を高めるためにオレンジ光を光源ランプ３に戻し、赤色光Ｒ、青色光Ｂ用の入射側偏光板１６ａは透明基板に偏光素子を貼着し、Ｐ偏光のみを透過する。色選択性位相差板２３は赤色光Ｒの偏光方向を９０度変換し、青色光Ｂの偏光方向は変換しない。第２の偏光ビームスプリッタ２４はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射し偏光分離面を有する。

青色光用出射側偏光板２０Ｂは、青色光ＢのＳ偏光のみを透過し、緑色光用出射側偏光板２０ＧはＳ偏光のみを透過させる。ダイクロイックプリズム２１は赤色光Ｒ、青色光Ｂを透過し、緑色光Ｇを反射する。このようなダイクロイックミラー１５〜ダイクロイックプリズム２１により、色分解合成光学系１４が構成されている。

ここで、Ｐ偏光とＳ偏光の定義を明確にすると、偏光変換素子７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、偏光変換素子７を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー１５に入射する光は偏光ビームスプリッタ１７、２４を基準として考えるので、Ｐ偏光光が入射するものとする。偏光変換素子７から射出された光はＳ偏光であるが、同じＳ偏光光がダイクロイックミラー１５に入射した光を、Ｐ偏光光として本参考例では定義する。

発光管１から発した光はリフレクタ２により所定の方向に集光される。リフレクタ２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。ただし、発光管１からの光源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５ａに入射し、第１のシリンダアレイ５ａにおいてシリンダアレインズに応じた垂直方向に帯状の複数の光束に分割、集光される。更に、紫外線吸収フィルタ６を介して、第２のシリンダアレイ５ｂを経て垂直方向に帯状の複数の光束を偏光変換素子７の近傍に形成する。

偏光変換素子７は偏光分離面と反射面と１／２波長板とから成り、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。偏光変換された垂直方向に帯状の複数の光束は、偏光変換素子７を出射した後に、フロントコンプレッサ８を介して全反射ミラー９により８８度反射し第３のシリンダアレイ５ｃに入射する。第３のシリンダアレイ５ｃに入射した光束はそれぞれのシリンダアレインズに応じて水平方向に帯状の複数の光束に分割、集光され、第４のシリンダアレイ５ｄを経て水平方向に帯状の複数の光束となり、コンデンサレンズ１１、リアコンプレッサ１２に至る。

ここで、フロントコンプレッサ８、コンデンサレンズ１１、リアコンプレッサ１２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状の均一な照明エリアが形成される。この照明エリアに後述する反射型液晶表示素子１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂが配置されている。次に、偏光変換素子７によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー１５に入射する。

ダイクロイックミラー１５を透過した緑色光Ｇは入射側偏光板１６に入射し、緑色光Ｇはダイクロイックミラー１５によって分解された後も、Ｐ偏光の偏光変換素子７の場合はＳ偏光となっている。そして、緑色光Ｇは入射側偏光板１６から出射した後に、第１の偏光ビームスプリッタ１７に対してＰ偏光として入射して偏光分離面で透過して、緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇに至る。緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇにおいては、緑色光Ｇが画像変調されて反射される。画像変調された緑色反射光ＧのうちＰ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッタ１７の偏光分離面で透過して光源ランプ３側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された緑色反射光ＧのうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッタ１７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２１に向かう。

このとき、全ての偏光成分をＰ偏光に変換した状態、つまり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１７と緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇとの間に設けられた１／４波長板１８Ｇの遅相軸が所定の方向に調整される。これにより、第１の偏光ビームスプリッタ１７と緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇ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１７から出射した緑色光Ｇは、ダイクロイックプリズム２１に対してＳ偏光として入射し、ダイクロイックプリズム２１のダイクロイック膜面で緑色光Ｇを反射して投射レンズ鏡筒２５に至る。

一方、ダイクロイックミラー１５を反射した赤色光Ｒと青色光Ｂは、入射側偏光板１６ａに入射する。なお、赤色光Ｒと青色光Ｂはダイクロイックミラー１５によって分解された後もＰ偏光となっている。そして赤色光Ｒと青色光Ｂは、トリミングフィルタ２２でオレンジ光をカットされた後に、入射側偏光板１６ａから出射し、色選択性位相差板２３に入射する。色選択性位相差板２３は赤色光Ｒのみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これにより赤色光ＲはＳ偏光として、青色光ＢはＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した赤色光Ｒは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射され、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒに至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した青色光Ｂは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに至る。

赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒに入射した赤色光Ｒは画像変調されて反射される。画像変調された赤色反射光ＲのうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッタ２４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、画像変調された赤色反射光ＲのうちＰ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して投射光としてダイクロイックプリズム２１に向う。

また、青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに入射した青色光Ｂは画像変調されて反射される。画像変調された赤色反射光ＲのうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して光源ランプ３側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された赤色反射光ＲのうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射して投射光としてダイクロイックプリズム２１に向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッタ２４と反射型液晶表示素子１９Ｒ、１９Ｂの間に設けられた１／４波長板１８Ｒ、１８Ｂの遅相軸を調整することにより、緑色光Ｇの場合と同じように赤色光Ｒ、青色光Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。

このようにして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッタ２４から出射した赤色光Ｒ、青色光Ｂのうちの青色光Ｂは、出射側偏光板２０Ｂで検光されてダイクロイックプリズム２１に入射する。また、赤色光ＲはＰ偏光のまま偏光板２０Ｂをそのまま透過しダイクロイックプリズム２１に入射する。

なお、出射側偏光板２０Ｂで検光されることにより、青色投射光Ｂは第２の偏光ビームスプリッタ２４と青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂ、１／４波長板１８Ｂ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、ダイクロイックプリズム２１に入射した赤色光Ｒ、青色光Ｂはダイクロイックプリズム２１のダイクロイック膜面を透過し、前述したダイクロイック膜面で反射した緑色光Ｇと合成されて投射レンズ鏡筒２５に至る。

そして、合成された赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、投射レンズ鏡筒２５によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

上述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。ダイクロイックミラー１５を透過した緑色光ＧのＰ偏光光は入射側偏光板１６に入射し、その後に第１の偏光ビームスプリッタ１７に入射して偏光分離面で透過され、緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇに至る。しかし、反射型液晶表示素子１９Ｇが黒表示のため、緑色光Ｇ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１９Ｇで反射された後も緑色光Ｇ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１７の偏光分離面で透過し、入射側偏光板１６を透過して光源ランプ３側に戻され、投射光から除去される。

ダイクロイックミラー１５を反射した赤色光Ｒと青色光ＢのＰ偏光光は、入射側偏光板１６ａに入射する。そして赤色光Ｒと青色光Ｂは、入射側偏光板１６ａから出射した後に色選択性位相差板２３に入射する。色選択性位相差板２３は赤色光Ｒのみを偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これにより赤色光ＲはＳ偏光として、青色光ＢはＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した赤色光Ｒは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射され、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒに至る。

また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した青色光Ｂは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに至る。ここで、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒは黒表示のため、反射型液晶表示素子１９Ｒに入射した赤色光Ｒ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１９Ｒで反射された後も赤色光Ｒ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１７の偏光分離面で反射し、入射側偏光板１６ａ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、青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに入射した青色光Ｂは反射型液晶表示素子１９Ｂ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、反射型液晶表示素子１９Ｂで反射された後も青色光ＢはＰ偏光のままであるため、再び第１の偏光ビームスプリッタ１７を経て色選択性位相差板２３によりＰ偏光に変換され、入射側偏光板１６ａを透過して光源ランプ３側に戻されて投射光から除去される。

図３は投射型画像表示装置の分解斜視図を示している。照明光学系１３は光源ランプ３からの光を入射し、色分解合成光学系１４は照明光学系１３からの出射光を入射する赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色用の液晶パネルを備えている。投射レンズ鏡筒２５は色分解合成光学系からの出射光を入射して図示しないスクリーンに画像を投射し、投射レンズ鏡筒２５内には投射レンズ光学系を収納している。

光学ボックス３０は光源ランプ３、照明光学系１３、色分解合成光学系１４を収納すると共に、投射レンズ鏡筒２５を固定している。光学ボックス３０内に照明光学系１３、色分解合成光学系１４を収納した状態で、光学ボックス３０を蓋３１により覆う。電源フィルタ３２、バラスト電源３３は電源３４と合体し光源ランプ３に電流を供給し点灯する。回路基板３５は電源３４からの電力により液晶パネルの駆動、及び光源ランプ３の点灯指令を送る。光学冷却ファン３６ａ、３６ｂは外装筐体３７の通気口３８ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系１４内の液晶パネル等の光学素子を冷却する。ダクト３９は光学冷却ファン３６ａ、３６ｂによる風を色分解合成光学系１４内の液晶パネル等の光学素子に送る。

ランプ冷却ファン４０は光源ランプ３に対して風を吹き付けて光源ランプ３を冷却し、ランプダクト４１はランプ冷却ファン４０を保持しながら冷却風をランプに送る。ランプダクト４２はランプ冷却ファン４０を押さえて、ランプダクト４１と併せてダクトを構築している。電源冷却ファン４３は外装筐体３７に設けた通気口３８ｂから空気を吸い込むことで、電源３４とバラスト電源３３内に風を流通させ、電源３４及びバラスト電源３３を同時に冷却する。排気ファン４４はランプ冷却ファン４０による光源ランプ３を通過した後の熱風を外装筐体３７から排出する。

ランプ排気ルーバ４５、４６は光源ランプ３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。外装筐体３７は光学ボックス３０等を収納し、外装筐体蓋４７は外装筐体３７に光学ボックス３０等を収納した状態で蓋をする。外装筐体３７は側板４８、４９により閉止され、側板４９には排気口４９ａが形成されている。インタフェース基板５０には各種信号を取り込むコネクタが搭載され、インタフェース補強板５１は側板４８の内側に取り付けられている。

ランプ排気ボックス５２は光源ランプ３からの排気熱を排気ファン４４まで導き、外装筐体３７に排気風を放散させないためにあり、ランプ排気ルーバ４５、４６を保持している。ランプ蓋５３は外装筐体３７の底面に着脱自在に設けられており、ビスにより固定されている。また、セット調整脚５４は外装筐体３７に固定されており、脚部５４ａの高さを調整可能とされ、装置本体の傾斜角度を調整できるようにされている。

ＲＧＢ吸気プレート５５は外装筐体３７の通気口３８ａの外側に取り付く図示しないフィルタを押さえている。ＲＧＢ基板５６は色分解合成光学系１４内に配置され、反射型液晶表示素子からのＦＰＣが接続され、回路基板３５に接続されている。ＲＧＢ基板カバー５７はＲＧＢ基板５６に電気ノイズが入り込まないようにしている。

プリズムベース５８は色分解合成光学系１４を保持し、ボックスサイドカバー５９は色分解合成光学系１４の光学素子と反射型液晶表示素子を冷却するために光学冷却ファン３６ａ、３６ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有する。ＲＧＢダクト６０はボックスサイドカバー５９と合わせることでダクトを形成している。

図４は１／４波長板の保持状態の斜視図、図５は分解斜視図である。ガラス基板７１に１／４波長板フィルム７２が貼り付けられて１／４波長板１８とされ、ガラス基板７１は合成樹脂製のホルダ７３に挿入され接着固定されている。またホルダ７３には、ガラス基板７１を光軸方向つまり厚み方向に突き当てるための突当部７４が設けられ、更にホルダ７３には投射型表示装置の色分解合成光学系１４に取り付けるための取付保持部７３ａが設けられている。

図６はガラス基板７１のホルダ７３に対する接着方法を示し、ガラス基板７１の位置決め部としての突当部７４が設けられ、突当部７４はガラス基板７１の４隅部において厚み方向又は（及び）その直交方向に削除され、接着剤逃し部７５が設けられている。図６に示すように、接着剤逃し部７５では光軸方向には完全に壁部を削除してもよいし、図７に示すようにガラス基板７１から接着剤逃し部７５の底部を数１００μｍ程度下げる形状であってもよい。

これにより、接着剤７６がガラス基板７１と突当部７４との間に浸透する時間が遅れて、接着剤７６が固化した後にガラス基板７１が取り付けられることはない。その結果、ガラス基板７１とホルダ７３の間は或る厚みを持った接着剤７６により介在されて弾性保持される状態になる。

従って、ホルダ７３とガラス基板７１の線膨張係数の差による応力が発生しても、接着剤７６の弾性力により吸収することができるため、黒画像のむらを低減し、更なる高画質化を可能とすることができる。接着剤７６は硬度がなるべく低いものを使用するのが好ましく、例えばショアＡ硬度が５０以下であることが良い。また、ホルダ７３とガラス基板７１の数μｍ〜数１０μｍの僅かな隙間に接着剤７６が浸透すると、接着剤７６は薄い層状に固まるため、接着剤７６の弾性効果を得ることができない。これにより、ホルダ７３の膨張、収縮が直接基板に伝わってしまい、線膨張係数の差による応力値が大きくなり、むらの発生源となる。図６、図７に示すような接着方法によれば、ホルダ７３とガラス基板７１の間の僅かな隙間に接着剤７６が入り込むことがないため、接着剤７６の弾性効果を十分に得ることができる。

更なる画質向上のために、ホルダ７３とガラス基板７１の僅かな線膨張係数の違いによる変化を防ぐ材質の工夫をすることが好ましい。これには、ホルダ７３の接着剤７６の前述した逃し部の形状を有する状態で、更にガラス基板７１により近い線膨張係数を持つ素材を採用することが考えられる。

このため、ホルダ７３の材質はアルミニウムなどの金属部材としてもよい。この場合に、アルミニウムの線膨張係数は２．３×１０^−５ｍｍ／℃であり、ガラス（ＢＫ７）の線膨張係数は０．９×１０^−５ｍｍ／℃の倍程度である。通常のポリカーボネイド樹脂は７．０×１０^−５ｍｍ／℃と７倍程度の線膨張係数を持つので、ホルダ７３の線膨張係数をアルミニウムを使用して３．０×１０^−５ｍｍ／℃以下とすることにより黒の色むらは改善される。更に、アルミニウムは熱伝導率２３７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、合成樹脂よりも熱伝導率が高い。

ホルダ７３はガラス基板７１と接触しているので放熱効果が得られ、そのためガラス基板７１の温度が低下すれば、線膨張係数による伸び量も少なくなるために、応力の発生も低減し、黒むらの改善が期待できる。

また、一般的に１／４波長板フィルム７２の性能寿命は使用環境における温度に依存するため、温度が低下するとコントラスト性能を維持する寿命向上が可能となる。一方で、１／４波長板フィルム７２として、ＰＰＳ等の樹脂材料に無機のフィラやカーボン等を混合した材料が開発されており、これらの樹脂は線膨張係数を低減することができ、線膨張係数の差によるむらの改善ができる。しかし、熱伝導率はポリカーボネイド等では１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と低く、金属製ホルダの放熱効果によるような温度低下は殆ど得られない。

［実施例１］
図８は実施例１の板金ホルダの表面側から見た斜視図、図９は裏面側から見た斜視図を示し、１／４波長板を保持するホルダは、第１、第２のホルダによる２体構成とされている。アルミニウム、ＳＵＳ板金等の部材で構成した第１のホルダである板金ホルダ７７にガラス基板７１が接着され、この接着された１／４波長板１８が第２のホルダに着脱可能に弾性保持されている。

板金ホルダ７７は第２のホルダに保持するための両側の弾性保持部７８、接着剤が接着される側面接着部７９、接着剤逃し部８０、遮光窓部８１とから成っており、また弾性保持部７８には固定用の孔部８２が設けられている。板金ホルダ７７に設けた接着剤逃し部８０により、ガラス基板７１の光軸方向の突当部を逃がした形状になっている。側面接着部７９とガラス基板７１の間には僅かな隙間があり、接着剤が塗布可能とされており、ガラス基板７１は側面接着部７９に接着剤により接着保持されている。

図１０は板金ホルダ７７のみを合成樹脂製の第２のホルダである樹脂ホルダ８３に取り付けた状態、図１１は更にガラス基板７１を取り付けた状態を示している。板金ホルダ７７は弾性保持部７８の弾性により樹脂ホルダ８３に着脱可能に嵌合して取り付けられている。一方、樹脂ホルダ８３には色分解合成光学系１４への取付保持部８３ａと、ガラス基板７１及び板金ホルダ７７のための突当部８４が光軸と垂直な２方向に設けられている。この突当部８４を設ける理由としては、一般的に板金の曲げ精度よりも、射出成型によって製作された樹脂の部品精度の方が高いからである。従って、投射型表示装置の色分解合成光学系１４に対して、ガラス基板７１の位置を精度良く保持するには、樹脂ホルダ８３にガラス基板７１の突当部８４を形成することが好ましい。

組み立てに際しては、上述したように板金ホルダ７７を樹脂ホルダ８３に弾性的に嵌合し、樹脂ホルダ８３に設けた爪部８３ｂを板金ホルダ７７の孔部８２に係合する。次に、ガラス基板７１を板金ホルダ７７に挿入する。ガラス基板７１を樹脂ホルダ８３の突当部８４に突き当て、４隅に設けられた板金ホルダ７７の側面接着部７９に接着剤を塗布し、接着により固定する。

図１２は板金ホルダ７７にガラス基板７１を取り付けた状態における横断面図を示し、板金ホルダ７７の側面接着部７９とガラス基板７１の側面の間に接着剤８５が塗布されている。これにより、板金ホルダ７７とガラス基板７１の線膨張係数が異なっても、接着剤８５の弾性で変形を吸収することができる。

この構成によれば、板金ホルダ７７の線膨張係数は合成樹脂よりも小さいため、合成樹脂製の樹脂ホルダ８３でガラス基板７１を保持するよりも応力の発生を少なくすることができ、黒の色むらが改善される。更に、ガラス基板７１は合成樹脂ではなく、板金ホルダ７７に接触しているため、板金ホルダ７７の熱伝導率による放熱効果も期待することができる。

また、ホルダ全体をダイカストなどの製法により作成した場合には、投射型表示装置に取り付ける後述する回転保持形状等の取付保持部８３ａを構成する部分も、同時に構成する必要がある。形状が複雑なダイキャストは型代が高く、更に精度を出すため２次加工をするとコストが高くなる。従って、実施例１のようにガラス基板７１が接着される部分のみを板金で構成し、複雑かつ精度の必要な取付保持部８３ａ、突当部８４は合成樹脂で構成すると、全体としてコストダウンした波長板ホルダを得ることが可能である。

前述した投射型表示装置への取付部の形状は複雑化する傾向にあるので、サービス対応などにより１／４波長板１８の取り外しを行う場合に、樹脂ホルダ８３ごと投射型表示装置本体から外すことはほぼ不可能である。従って、板金ホルダ７７とガラス基板７１が樹脂ホルダ８３から外れる構成とすることはサービス性も向上し、より好ましい。

［実施例２］
図１３は実施例２のプリズムユニットの分解斜視図である。このプリズムユニットは投射レンズ側の色分解合成光学系１４を含み、これらはプリズムベース５８に保持されている。液晶表示素子１９は背面板９１を介して、プリズムに設けられたプリズム固定板金９２に接着固定されている。プリズムベース５８には開口部５８ａが設けられ、冷却風を背面板９１及び１／４波長板１８を取り付けたガラス基板７１に導く構成とされている。１／４波長板１８は光学系のコントラストを向上させる目的で、光軸を法線方向とする面内で回転調整する。

図１４は樹脂ホルダ８３、ガラス基板７１の正面図を示し、樹脂ホルダ８３には円弧部分８３ｃが設けられ、固定すべき相手部品のプリズムベース５８にも同様の円弧部５８ｂが設けられており、光軸中心に回転可能に保持できるようになっている。

一般的に、投射型表示装置の１／４波長板１８の調整の敏感度は、投射型表示装置の敏感度の２倍つまり回転角度に対して位相の変化が２倍なので、回転と位置決めの精度もより高いものが要求される。角度調整後はビス止めなどの手段により、円弧状の摺動部を締め付けて確実に固定する必要がある。

図１５は１／４波長板ホルダの側面図を示し、樹脂ホルダ８３と背面板９１の間は、例えばゴムなどの略Ｕ字状断面の弾性カバー部材９３により密封されており、１／４波長板１８及びガラス基板７１をカバーガラスとした防塵構造が構成されている。背面板９１が回転すると、弾性カバー部材９３と樹脂ホルダ８３は円弧状の摺動部において摺動する。弾性カバー部材９３がずれて内部に塵埃が入らないように、弾性カバー部材９３は光軸方向にチャージされ気密状態を保持するようになっている。

図１６はこのプリズムユニットの冷却機構の斜視図である。プリズムユニットを含む光学系及び光学素子の近傍に、光学素子冷却用のダクト３９、ボックスサイドカバー５９が取り付けられている。プリズムベース５８と光学ボックス３０は図示を省略している。冷却装置には、開口部に冷却風を送風する光学冷却ファン３６ａ、３６ｂが取り付けられている。ボックスサイドカバー５９はそれぞれの色光の液晶パネル部まで風路が分割されている。分割された冷却風は図１３に示したプリズムベース５８の開口部５８ａを通過した後に、それぞれの色光の液晶表示素子１９に取り付けられたヒートシンクとガラス基板７１に送風され冷却される。

図１７は外装筐体３７等を下方から見た斜視図である。光学冷却ファン３６ａ、３６ｂはダクト３９によって下部３７ａに取り付けられている。外装筐体３７に設けられた通気口３８ａにはフィルタ９４が取り付けられており、ＲＧＢ吸気プレート５５で覆われている。このフィルタ９４によって、一定の大きさ以上の塵埃がプリズムに入り込むことを防ぐので、プリズムユニットにおいては、１／４波長板フィルム７２を貼り付けたガラス基板７１により防塵し、塵埃をデフォーカスさせ画像上目立たないようにしている。樹脂ホルダ８３のプリズム２１側には冷却風が流れ、ガラス基板７１を冷却する。

本実施例における構成では、板金ホルダ７７とガラス基板７１が接触する面が冷却風が流れる側に設定されており、図１５の矢印で示すような冷却風がガラス基板７１と同時に板金ホルダ７７にも当たる構成となっている。

また、図１２の断面から明らかなように、通風路を樹脂ホルダ８３の必要肉厚（１．０〜２．０ｍｍ）が通風路を阻害しないような構成とされており、板金ホルダ７７の板金の厚み（０．２〜０．３ｍｍ）の段差に抑えられている。このような構成を採用することによって、ガラス基板７１及び１／４波長板１８の冷却効率も向上し、線膨張係数の違いによる応力発生の低減と、１／４波長板１８の延命効果が得られる。

なお、上述の参考例、実施例においては、１／４波長板フィルム７２とガラス基板７１の保持について、黒の色むらを低減する保持方法について述べてきたが、投射型表示装置における偏光板又は位相板などの光学機能素子の保持にも全く同様の形態で使用可能である。

参考例の投射型表示装置の光学的平面図である。光学的側面図である。分解斜視図である。１／４波長板の保持状態の斜視図である。分解斜視図である。ガラス基板のホルダへの接着方法の説明図である。ガラス基板のホルダへの接着方法の説明図である。実施例１の板金ホルダの表面側から見た斜視図である。裏面側から見た斜視図である。樹脂ホルダに板金ホルダを取り付けた状態の斜視図である。更にガラス基板を取り付けた状態の斜視図である。板金ホルダにガラス基板を取り付けた状態の横断面図である。実施例２のプリズムユニットの分解斜視図である。ホルダ、ガラス基板の正面図である。側面図である。プリズムユニットの冷却機構の斜視図である。冷却風取込機構の斜視図である。従来例の説明図である。

１発光管
２５投射レンズ鏡筒
３６ａ、３６ｂ光学冷却ファン
３７外装筐体
７１ガラス基板
７２１／４波長板フィルム
７３ホルダ
７４、８４突当部
７５、８０接着剤逃し部
７６、８５接着剤
７７板金ホルダ
７８弾性保持部
７９側面接着部
８３樹脂ホルダ
９１背面板
９２プリズム固定板金
９３弾性カバー部材
９４フィルタ

Claims

光源と、該光源からの光を色分解合成する光学系と、該光学系からの光を変調する液晶表示素子とを有する投射型表示装置であって、前記光学系は、前記光源からの光の偏光状態を変化させる光学機能素子と、該光学機能素子を保持するガラス基板と、該ガラス基板を保持する樹脂製のホルダと、前記樹脂製のホルダに対して着脱可能に嵌合する板金のホルダを有し、前記樹脂製のホルダは、前記光学系の光軸と垂直な２方向において、前記ガラス基板の位置を決めるための位置決め部を有し、前記板金のホルダに対して前記ガラス基板の側面が接着剤によって接着されており、前記接着剤を前記ガラス基板の厚み方向に逃がすための接着剤逃し部が前記板金のホルダに形成されていることを特徴とする投射型表示装置。