JP5463611B2 - 反射型投射表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源ランプの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光し、Ｒ、Ｇ、Ｂの光をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの偏光板により偏光してＲ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルに入射してＲ、Ｇ、Ｂの映像信号に応じて変調し、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルによりそれぞれ変調して反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光をＲ、Ｇ、Ｂの偏光板により反射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光板によりそれぞれ反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光を合成してスクリーン上に投射する反射型投射表示装置に関する。

図４は反射型投射表示装置の標準的な構成を概略的に示す図である。光源１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であって、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を含む無偏光の白色光を出射し、光源１から出射した白色光が凹面反射鏡２により反射されて平行光となり、この平行光が順次、第１のフライアイレンズアレイ３、第２のフライアイレンズアレイ４、偏光変換プリズムアレイ５、フィールドレンズ６を介してクロスダイクロイックミラー７に入射する。第１のフライアイレンズアレイ３、第２のフライアイレンズアレイ４は、対に設置することにより白色光の光束内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。クロスダイクロイックミラー７に入射した白色光は、短波長側のＢ光と長波長側のＲ光＋Ｇ光に分解され、Ｂ光とＲ光＋Ｇ光はそれぞれ、金属膜反射ミラー９、８により反射型偏光板１１Ｂ、ダイクロイックミラー１０の方向に反射される。また、ダイクロイックミラー１０に入射したＲ光＋Ｇ光は、短波長側のＧ光と長波長側のＲ光に分解され、Ｇ光とＲ光はそれぞれ、反射型偏光板１１Ｇ、１１Ｒに入射する。

反射型偏光板１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒは共に、ガラス板上にＰＢＳ膜を形成したワイヤグリッドＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）により構成され、それぞれ入射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光を透過させる。反射型偏光板１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒをそれぞれ透過したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、反射型液晶パネル１３Ｂ、１３Ｇ、１３ＲによりＢ信号、Ｇ信号、Ｒ信号に応じて光変調されて反射され、さらに反射型偏光板１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒによりクロスダイクロイックプリズム１４の方向に反射される。反射型偏光板１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒによりそれぞれ反射されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光はクロスダイクロイックプリズム１４により合成され、クロスダイクロイックプリズム１４により合成された光が投射レンズ１５により不図示のスクリーン上に拡大投影される。

反射型偏光板１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒと反射型液晶パネル１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒは、Ｂ、Ｇ、Ｒユニットを構成する共通の構造の三角柱のフレーム１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒにより支持されている。また、図４には示されていないが、フレーム１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒと反射型液晶パネル１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒの間には、下記の特許文献１に示されるように反射型液晶パネルの有効画素領域外に光が入射しないように遮光する遮光板や波長板などが設けられている。
特許第３４７５７８４号公報（図１）

しかしながら、上記の構成において高コントラスト化を実現しようとすると、従来は問題にならなかった不要光が、波長板を支持する波長板ホルダに当たることで波長板の温度が上昇し、このため波長板が複屈折を起こしてスクリーン上の画像にシェーディングが発生することが判明した。また、Ｂ、Ｇ、Ｒのユニットを構成する場合、低コスト化のためには各ユニットを共通化することが必須である。

本発明は上記の問題点に鑑み、Ｂ、Ｇ、Ｒユニットの共通化をしながら低コストで波長板の複屈折を防止して高画質を実現することができる反射型投射表示装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、光源ランプの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの光をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタにより偏光してＲ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルに入射してＲ、Ｇ、Ｂの映像信号に応じて変調し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルにより、それぞれ変調されて反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光を、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタにより、それぞれ反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光を合成してスクリーン上に投射する反射型投射表示装置における、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネル及び前記Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタをそれぞれ支持するユニットが、
当該色の反射型液晶パネルの有効画素領域外に光が入射しないように遮光する遮光板と、
当該色の前記反射型液晶パネルと前記偏光ビームスプリッタの間に設けられた波長板と、
前記波長板を支持する第１の開口を有する波長板ホルダと、
前記波長板ホルダと前記偏光ビームスプリッタの間に設けられ、前記第１の開口より小さな第２の開口と、
前記反射型液晶パネルと前記遮光板と前記波長板と前記波長板ホルダとを組み立てた組立体と、
前記偏光ビームスプリッタを支持するとともに、前記第２の開口が形成されたフレームとを有する前記反射型投射表示装置において、 前記組立体の前記フレームに対向する面に保持する部材であって、前記フレームに付けられたクリップ止め部材係止穴に引っ掛けて止まる係止爪を有したクリップ部材を前記フレームに形成されたブラケットの上下端に配置することを特徴とする。

本発明はまた、前記遮光板の開口より前記第２の開口を大きく形成したことを特徴とする。
また、本発明は上記目的を達成するために、光源ランプの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの光をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタにより偏光してＲ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルに入射してＲ、Ｇ、Ｂの映像信号に応じて変調し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルにより、それぞれ変調されて反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光を、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタにより、それぞれ反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光を合成してスクリーン上に投射する反射型投射表示装置における、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネル及び前記Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタをそれぞれ支持するユニットが、
前記偏光ビームスプリッタと、
前記反射型液晶パネルと、前記遮光板と、前記遮光板と前記偏光ビームスプリッタとの間に位置する前記波長板及び前記波長板ホルダを組み立てた組立体と、
前記偏光ビームスプリッタの入射及び射出光の光軸と直交する面で前記偏光ビームスプリッタの上下に止め部材を有する前記反射型投射表示装置において、
前記止め部材に接するよう構成された接触部を備え、前記接触部を前記止め部材に設けられた係止部と係合させ、前記組立体が前記偏光ビームスプリッタの入射及び射出光の光軸方向に移動可能なように保持するよう構成されたクリップ部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、波長板ホルダの第１の開口より小さな第２の開口を有することにより、不要光が、波長板ホルダに当たらないので、波長板の温度が上昇しなくなり、このため波長板が複屈折を起こしてスクリーン上の画像にシェーディングが発生することを防止することができる。また、Ｂ、Ｇ、Ｒユニットを共通化することができる。
さらに、本発明によれば、上記効果の他に、組み立て時にパッキングがずれて内部に塵が侵入することを防止することができる。
さらに、本発明によれば、上記効果の他に、反射型液晶パネルの有効画素領域に十分な照明光を取り込むことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に係る反射型投射表示装置の第１の実施の形態の要部であるＢ、Ｇ、Ｒユニットの組立体を示す分解斜視図、図２は図１のＢ、Ｇ、Ｒユニットを組み立てた状態を示す斜視図である。
図１、図２に示す組立体は、図４に概略的に示され、これらの図では図示を省略した反射型偏光板１１（１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ）と、三角柱のフレーム１２（１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒ）と反射型液晶パネル１３（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）を含む。反射型偏光板１１はガラス板上にＰＢＳ膜を形成したワイヤグリッドＰＢＳにより構成されてフレーム１２の手前側にはめ込まれ、手前側に入射した光を斜め左側に透過させるとともに、斜め左側から返ってきた光を斜め右側の方向に反射させる。フレーム１２の斜め左側には透過窓（第２の開口）１２ａが形成されている。

フレーム１２の透過窓１２ａ側には、パッキング２２、波長板ホルダ２１、パッキング２０、遮光板１９、パッキング１８、反射型液晶パネル１３が組み付けられる。反射型液晶パネル１３はベース１７により支持され、不図示の映像処理回路に接続するためのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１６が結合されている。パッキング１８は反射型液晶パネル１３とＦＰＣ１６の結合部に配置される。遮光板１９には反射型液晶パネル１３の有効画素領域外の光を遮光するための長方形の開口１９ａが形成され、パッキング２０、波長板ホルダ２１、パッキング２２にはそれぞれ、遮光板１９の開口１９ａより大きな長方形の開口２０ａ、開口２１ｂ、開口２２ａが設けられている。そして、フレーム１２の透過窓１２ａは、波長板２１ａの開口２１ｂより小さな長方形で形成されている。

また、これらの反射型液晶パネル（以下では単にパネルとも言う）１３からパッキング２２までの各部材をフレーム１２に位置決めして組み付けるために、ベース１７には反射型液晶パネル１３を上下方向に挟む縁の外側に対称な一対の位置決めピン１７ａが形成され、また、遮光板１９、パッキング２０、パッキング２２、フレーム１２にはそれぞれ、この位置決めピン１７ａに嵌合する位置決め穴１９ｂ、２０ｂ、２２ｂ、１２ｂが形成されている。また、波長板ホルダ２１には段差１９ｃに嵌合して波長板ホルダ２１が光軸回り方向に移動調整可能なように円弧２１ｄ、長穴２１ｅとレバー２１ｃが形成される。また、遮光板１９に対してパッキング２０、波長板ホルダ２１、パッキング２２を上下のいずれの方向からも組付け可能なように、遮光板１９には上下方向に対称な段差１９ｃが形成され、パッキング２０、波長板ホルダ２１、パッキング２２の嵌合部分はこの段差１９ｃに嵌合するように上下方向に対称に形成されている。

上記の構成において高コントラスト化を実現する場合、フレーム１２の透過窓１２ａが波長板ホルダ２１の開口２１ｂより小さいので、不要光が波長板ホルダ２１に当たらないので、波長板２１ａの温度が上昇しなくなり、このため波長板２１ａが複屈折を起こしてスクリーン上の画像にシェーディングが発生することを防止することができる。

また、図２はこのようなＲ、Ｇ、Ｂの各ユニットを組み立てた状態を示す。三角柱のＧ、Ｂのフレーム１２Ｇ、１２Ｂは図１と同じ方向に配置されるのに対し、Ｒのフレーム１２ＲはＧ、Ｂのフレーム１２Ｇ、１２Ｂとは上下が逆に配置される。このため、Ｒのフレーム１２Ｒは、図１に示した波長板ホルダ２１を長穴２１ｅとレバー２１ｃの上下が逆になるように組み付け、さらに図２に示すようにフレーム１２Ｒの上下を逆に配置することにより、すべてのフレーム１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒは、波長板ホルダ２１のレバー２１ｃが上に向くので、共通化することができる。

＜第２の実施の形態＞
図３は本発明に係る反射型投射表示装置の第２の実施の形態の要部を示す分解斜視図である。第１の実施の形態では、波長板ホルダ２１の開口２１ｂよりフレーム１２の透過窓１２ａを小さくしているが、第２の実施の形態では、波長板ホルダ２９の開口２９ａより小さい開口３１ａを有する第２の遮光板３１が設けられている。すなわち、反射型液晶パネル１３を支持するベース２５の背面側にはフォーカス調整板２４が配置され、また、ベース２５のフレーム３３側には、パッキング２６、第１の遮光板２７、パッキング２８、波長板ホルダ２９、パッキング３０、第２の遮光板３１、パッキング３２、フレーム３３が配置されている。パッキング３２は、遮光板３１と固着、または一体的に形成されていてもよい。パッキング２６は反射型液晶パネル１３とＦＰＣ１６の結合部に配置され、第１の遮光板２７には反射型液晶パネル１３の有効画素領域外の光を遮光するための長方形の開口２７ａが形成され、パッキング２８、波長板ホルダ２９、パッキング３０にはそれぞれ、第１の遮光板２７の開口２７ａより大きな長方形の開口２８ａ、第１の開口２９ａ、開口３０ａが設けられている。そして、第２の遮光板３１には、波長板ホルダ２９の開口２９ａより小さな開口（第２の開口）３１ａが設けられている。また、パッキング３２には開口３１ａより大きな開口３２ａが設けられ、フレーム３３の不図示の透過窓は、第２の遮光板３１の開口３１ａより大きく形成されている。

また、詳細な説明は省略するが、第１の実施の形態と同様に、これらの反射型液晶パネル１３からパッキング３２までの各部材をフレーム３３に位置決めして組み付けるために、各部材は上下対称に形成され、波長板ホルダ２９は上下のいずれの方向にも組み付けることができるように形成されている。

＜第３の実施の形態＞
ところで、図３の第２の実施の形態に示す構造では、組み立てた個々のユニットを図４に示すような最終的な構造体に組み立てる際に、パッキング３２が所定の位置からずれてフレーム３３との間に隙間が発生し、その隙間から塵がフレーム３３内に侵入する。そこで、第３の実施の形態ではこれを防止するようにしている。図５は第３の実施の形態の構成を概略的に示し、図６は図５のＲ、Ｇ、Ｂの個々の組み立て体の分解斜視図を示している。

図５では、図４に示す光源１から反射型偏光板１１（１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ）までと、図３に示すフレーム３３が図示省略されている。そして、第３の実施の形態では、各ユニットに対してクリップ止め部材１１６−１、１１６−２と、クリップ部材１１７−１、１１７−２（１１７Ｒ−１、１１７Ｒ−２（図示しない）、１１７Ｇ−１、１１７Ｇ−２、１１７Ｂ−１、１１７Ｂ−２）と組立部材１１８などが追加されている。

図６を参照して第３の実施の形態の構成を詳しく説明する。組立部材１１８には、図３に示すようにパッキング３２が接着剤などを介して保持された遮光板３１、パッキング３０、波長板ホルダ２９、パッキング２８、第１の遮光板２７、パッキング２６、反射型液晶パネル１３を支持するベース２５がネジ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄにより固定されている。また、ベース２５の背後には、フォーカス調整板１１９（図３に示すフォーカス調整板２５の変形）が組付けられる。そして、組立部材１１８の上端、下端にはそれぞれ、一対のクリップ部材１１７−１、１１７−２が上方向、下方向（光軸と直交する方向）から弾性的に嵌合可能であり、また、クリップ部材１１７−１、１１７−２にはそれぞれ、後述するクリップ止め部材１１６−１、１１６−２の係止穴１１６ｅ、１１６ｆと光軸方向に係合する係止爪（１１７ａ、１１７ｂ）、（１１７ｃ、１１７ｄ）が形成されている。

また、フレーム３３のパッキング３２が当接する面には、ブラケット３３ｂが組み付けられ、ブラケット３３ｂにはフレーム３３の開口３３ａより大きな開口が形成されている。そして、ブラケット３３ｂの上端、下端にはそれぞれ、一対のクリップ止め部材１１６−１、１１６−２が組み付けられる。クリップ止め部材１１６−１、１１６−２にはそれぞれフォーカス調整ピン（１１６ａ、１１６ｂ）及び前述した係止穴１１６ｅ、フォーカス調整ピン（１１６ｃ、１１６ｄ）及び前述した係止穴１１６ｆが設けられ、フォーカス調整ピン（１１６ａ、１１６ｂ）、（１１６ｃ、１１６ｄ）はそれぞれ、反射型液晶パネル１３の背後に組付けられるフォーカス調整板１１９に形成されているフォーカス調整穴（１１９ａ、１１９ｂ）、（１１９ｃ、１１９ｄ）とフォーカス調整可能に嵌合するように構成されている。フォーカス調整板１１９にまた、位置決め穴１１９ｅ、１１９ｆ、１１９ｇ、１１９ｈが形成され、この位置決め穴１１９ｅ、１１９ｆ、１１９ｇ、１１９ｈは、反射型液晶パネル１３の背面に設けられた位置決め用の不図示の凸部やピンに嵌合する。

このような構成において、組立部材１１８による組立体をブラケット３３ｂ（フレーム３３側）とフォーカス調整板１１９の間に組み付けた後、クリップ部材１１７−１、１１７−２をそれぞれ組立部材１１８に上方向、下方向から弾性的に嵌合した後、クリップ部材１１７−１、１１７−２の係止爪（１１７ａ、１１７ｂ）、（１１７ｃ、１１７ｄ）をそれぞれ、クリップ止め部材１１６−１、１１６−２の係止穴１１６ｅ、１１６ｆと光軸方向に係合することにより、パッキング３２が所定の位置からずれることがなく、したがって、塵がフレーム３３内に侵入することを防止することができる。

＜第４の実施の形態＞
ところで、図１において、ＲＧＢの各色の照明光は、反射型偏光板１１を透過した後、フレーム１２の透過窓１２ａ→波長板ホルダ２１の開口２１ｅ→遮光板１９の開口１９ａを経由して反射型液晶パネル１３に到達するが、フレーム１２の透過窓１２ａを波長板ホルダ２１の開口２１ｂより小さくすることにより、波長板２１ａの温度上昇を抑えている。そこで、第４の実施の形態ではさらに、遮光板１９の開口１９ａよりフレーム１２の透過窓１２ａを大きくすることにより、すなわち、遮光板１９の開口１９ａ＜フレーム１２の透過窓１２ａ＜波長板ホルダ２１の開口２１ｂにすることにより、反射型液晶パネル１３の有効画素領域に十分な照明光を取り込むことができ、また、波長板２１ａの温度上昇を抑えることができる。また、図３においても同様であり、第１の遮光板２７の開口２７ａ＜フレーム３３の透過窓３３ａ＜波長板ホルダ２９の開口２９ａとする。

本発明に係る反射型投射表示装置の第１の実施の形態の要部を示す分解斜視図である。 図１のＢ、Ｇ、Ｒユニットを組み立てた状態を示す斜視図である。 本発明に係る反射型投射表示装置の第２の実施の形態の要部を示す分解斜視図である。 反射型投射表示装置の標準的な構成を概略的に示す図である。 図５は第３の実施の形態の構成を概略的に示す斜視図である。 図５のＲ、Ｇ、Ｂの個々の組み立て体を示す分解斜視図である。

符号の説明

１１ 反射型偏光板
１２、３３ フレーム
１２ａ 透過窓（第２の開口）
１３ 反射型液晶パネル
１９ 遮光板
２１、２９ 波長板ホルダ
２１ａ 波長板
２１ｂ、２９ａ 開口（第１の開口）
２７ 第１の遮光板
３１ 第２の遮光板
３１ａ 開口（第２の開口）
３２ パッキング
１１７−１、１１７−２ クリップ部材

Claims (2)

1. 光源ランプの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの光をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタにより偏光してＲ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルに入射してＲ、Ｇ、Ｂの映像信号に応じて変調し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネルにより、それぞれ変調されて反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光を、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタにより、それぞれ反射されたＲ、Ｇ、Ｂの変調光を合成してスクリーン上に投射する反射型投射表示装置における、
   前記Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型液晶パネル及び前記Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光ビームスプリッタをそれぞれ支持するユニットが、
   当該色の反射型液晶パネルの有効画素領域外に光が入射しないように遮光する遮光板と、
   当該色の前記反射型液晶パネルと前記偏光ビームスプリッタの間に設けられた波長板と、
   前記波長板を支持する第１の開口を有する波長板ホルダと、
   前記波長板ホルダと前記偏光ビームスプリッタの間に設けられ、前記第１の開口より小さな第２の開口と、
   前記反射型液晶パネルと前記遮光板と前記波長板と前記波長板ホルダとを組み立てた組立体と、
   前記偏光ビームスプリッタを支持するとともに、前記第２の開口が形成されたフレームとを有する前記反射型投射表示装置において、
   前記組立体の前記フレームに対向する面に保持する部材であって、前記フレームに付けられたクリップ止め部材係止穴に引っ掛けて止まる係止爪を有したクリップ部材を前記フレームに形成されたブラケットの上下端に配置することを特徴とする反射型投射表示装置。
2. 前記遮光板の開口より前記第２の開口を大きく形成したことを特徴とする請求項１に記載の反射型投射表示装置。

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