JPH04142527A

JPH04142527A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH04142527A
Application number: JP2266950A
Authority: JP
Inventors: Jiyouji Karasawa; 穣児唐澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1992-05-15
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: JP3049752B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野１本発明は、画像形成のために液晶ライトバルブを用いた
投写型液晶表示装置に関する。

［従来の技術１従来は、第５図に示すように、偏光板を液晶ライトバル
ブのガラス基板に貼り付けたり、液晶ライトバルブに連
結する部材に、両面テープを介して偏光板単体で貼り付
けた構造が一般的であった。

［発明が解決しようとする課題１しかし、前述の従来の技術では、光源から発する光の不
要偏光成分を偏光板のみで吸収し、該吸収した不要偏光
成分が熱に変換されるために、偏光特性の劣化、熱変形
等が生じ画像劣化となること、又、偏光板で吸収した熱
が液晶ライトバルブのガラス基板に伝導し液晶ライトバ
ルブの温度上昇を増進することにより、配向不良を誘発
し画像劣化となること等、動作する環境温度が高温であ
る時の信頼性の保証が難しいという問題点を有していた
。

又、該熱対策のために高能力の冷却装置（例えば、送風
ファン）を具備する必要があり、その使用に当たっては
、高騒音を発する、装置が大型化するため設計上広いス
ペースを確保しなければならない、高価格であるという
課題も抱えている。

特に、高騒音を発するという問題は、静寂した場面の画
像の時など、せっかくの綺麗な画像をだいなしにしてし
まうという悪影響を引き起こし、解決すべき課題である
。更に、明るさ向上のために高出力の光源を用いると、
上述した課題はより膨らみ、課題削減のためには明るさ
を犠牲にしなければならないという大きな欠点もある。

又、偏光板のみで使用するにあたっては、表面反射損失
による光入射効率が低下し、装置の明るさ低減につなが
るばかりでなく、薄片状の偏光板を板金等の部材に両面
テープを介して貼り付けることは、完全固定でないばか
りか、取り付は精度、組立性も悪く、装置設計の上で懸
念される部分でもある。

更に又、液晶ライトバルブのガラス基板にローラー等の
貼り付は用治具で偏光板を貼り付ける際に、力をかけす
ぎて大きな損傷を与え、不良品扱いとして歩留まりを低
下させることは、装置が高価格になるもうひとつの原因
である。又、その際、ガラス基板表面に小さな傷をつけ
たり、廖、手の脂等の不純物が付着したまま偏光板を貼
り付ける可能性が高く、それらの小さな傷や不純物の存
在する位置は、液晶ライトバルブの画像表示位置に非常
に近く、投写レンズにより焦点位置付近の情報としてス
クリーン上に影となって拡大投写され、画像劣化の原因
となっている。

そこで、本発明は、上記の従来の問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、環境温度の保証範囲が広
い、画像劣化が無い等、信頼性が高く、設計が容易であ
り、明るく、小型、低騒音、低価格である投写型液晶表
示装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１本発明に係る投写型液晶表示装置は、光源、光分離光学
系、液晶ライトバルブ、光合成光学系、投写光学系と、
液晶ライトバルブを冷却する冷却装置とで構成される投
写型液晶表示装置において、液晶ライトバルブの光入射
側及び出射側に配される偏光板にガラス板を貼り付ける
ことを特徴とする。

又、偏光板に貼り付けるガラス板を液晶ライトバルブの
光入射側及び出射側共、偏光板側が液晶ライトバルブ側
となるように配置したことを特徴とする。

又、偏光板の画面共、ガラス板を貼り付けることを特徴
とする。

又、ガラス板として、片面に反射防止膜を蒸着したガラ
ス板を用い、且つ無蒸着面側を偏光板に貼り付けること
を特徴とする。

［作用１上記のように構成された投写型液晶表示装置において、
ガラス板の熱伝導率は、偏光板の熱伝導率より高いため
、偏光板で吸収した熱をガラス板に放出できる。又、偏
光板の両面にガラス板を貼り付けることにより、熱を放
出できる面が２面となるため、より一層、温度上昇を低
減できる。又、偏光板の片面のみにガラス板を貼り付け
る場合に、偏光板側が液晶ライトバルブ側となるように
配置することにより、熱の伝導する方向は、液晶ライト
バルブ側と相反する方向（液晶ライトバルブから遠ざか
る方向）であるため、偏光板及び液晶ライトバルブの温
度上昇を低減できる。そして、上記の熱を冷却装置によ
って発生する風により奪い、偏光板及び液晶ライトバル
ブの温度を下げるのである。

又、ガラス板を偏光板に貼り付けることで、偏光板の表
面で起こっていた反射を抑制できるので、光入射効率を
高められる。更に、ガラス板を偏光板の両面に貼り付け
ることにより、片面のみでなく、両面の表面反射を抑え
ることができるので、より一層、光入射効率を高めるこ
とができる。又、反射防止膜を蒸着したガラス板を用い
ると、ガラス板の表面反射損失をほぼなくすことができ
るので、更に光入射効率を高めることが可能となり、明
るい装置が実現できる。

［実施例１以下、本発明の一実施例を図面に沿って説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る投写型液晶表示装置の
光学系の構成国である。又、この第１図は、偏光板に貼
り付けたガラス板を、偏光板側が、液晶ライトバルブ側
に配置した実施例でもある。

第１図において、メタルハライドランプ、キセノンラン
プ、ハロゲンランプ等の光源１から出射した白色光のう
ち、熱線カットフィルター２によって熱線（約７２０ｎ
ｏ＋以上の波長領域の光）は反射し、その他の光（約７
２０ｎｍ以下の波長領域の光）は透過する。透過した光
は、光分離光学系３に入射し、赤色光透過ダイクロイッ
クミラー４により、赤色光（約５９０ｎｍから約７００
　ｎｍまでの波長領域の光）が透過する。透過した赤色
光は、反射ミラー５により進行方向を変え、偏光板ガラ
ス７を透過し、偏光板１０で不要偏光成分が吸収され、
単一偏光成分を選択透過し、赤色用液晶ライトバルブ１
３に入射する。一方、前記の赤色光透過ダイクロイック
ミラー４により、赤色光以外の光（シアン色光）は反射
され、緑色光反射ダイクロイックミラー６に入射する。

緑色光反射ダイクロイックミラー６は、緑色光（約５１
０ｎｍから約５９０ｎｍまでの波長領域の光）を反射し
、その他の光である青色光（約５１０ｎｍ以下の波長領
域の光）を透過する。反射した緑色光と透過した青色光
は、前記の赤色光と同様に、それぞれ偏光板ガラス８．
９を透過し、偏光板１１．１２で単一偏光成分を選択透
過し、緑色用液晶ライトバルブ１４、青色用液晶ライト
バルブ１５に入射する。

ここで、偏光板及び液晶ライトバルブの機能について説
明する。液晶ライトバルブは、光変調素子として光の導
波管の役目をする。簡単に言えば入射した光の形態を変
えて出射する。又、この装置における役割は、電気的に
制御することにより光を透過したり遮断したりすること
にある。しかし、光源１には、無数の偏波面を持った光
が混在するため、これらの元金てが直接液晶ライトバル
ブに入射すると、それぞれの偏波面の光がそれぞれ光変
調されて出射するため、全ての光を透過あるいは遮断す
ることができず、上記の役割を果たせない。そこで、液
晶ライトバルブが満足にｍ能するためには、上記光の中
から単一の偏波面の光の成分（単一偏光成分）を選択す
る必要がある。

単一偏光成分であれば、一種類の光を変調すればいいだ
けなので、透過、遮断の制御が可能である。

この単一偏光成分の選択の手段として用いられるのが偏
光板である。偏光板１０．１１．１２は単一偏光成分の
選択に、偏光板１６．１７．１８は液晶ライトバルブに
よって光変調された偏光成分の検光に用いられる。従っ
て、光入射側及び出射側の２枚の偏光板と液晶ライトバ
ルブの組合せにより、正常に光変調が行われる。ここで
、偏光板１０．１１．１２は、単一の偏光成分のみを選
択透過するため、その他の偏光成分（入射光の約６０％
）を吸収する。この吸収した偏光成分（不要偏光成分）
が熱に変換するため、偏光板の温度上昇は余儀ない。又
、偏光板１６．１７．１８は、それ自身の偏波面方向（
偏光軸方向）と、液晶ライトバルブ１３．１４．１５に
より光変調された偏光の偏波面方向とが一致しない場合
に、偏光の一部あるいは全部を吸収し、温度上昇を受け
る。

又、それぞれの偏光板の温度上昇は、それぞれの偏光板
からの輻射熱によって、２枚の偏光板の間の液晶ライト
バルブの温度上昇を引き起こす。従って、液晶ライトバ
ルブの下部あるいは上部に設置する冷却装置である送風
ファン２２により、液晶ライトバルブ１３．１４．１５
と、偏光板１０、１１．１２との１１及び偏光板１６．
１７．１８との間、偏光板ガラス７．８．９の光入射側
と偏光板ガラス１９．２０．２１の光出射側に風を通し
、強制的に熱を奪う必要がある。

引き続き第１図を説明する。各色層液晶ライトバルブに
入射した各色光は、上記したようにそれぞれ光変調され
、偏光板１６．１７．１８により検光され、偏光板ガラ
ス１９．２０．２１を透過した後、光合成光学系２３に
入射する。入射した赤色光は、緑色光反射ダイクロイッ
クミラー２４を透過した後、該緑色光反射ダイクロイッ
クミラー２４によって反射した緑色光と合成し、黄色光
となり青色光反射ダイクロイックミラー２６を透過する
。入射した青色光は、反射ミラー２５により進行方向を
変え、青色光反射ダイクロイックミラー２６で反射され
、上記の黄色光と合成し、白色光となる。この様に合成
した白色光は、投写光学系に入射し、投写レンズ２７に
より、スクリーン（図に描かれていない）上に拡大投写
される。

又、第１図において、光Ｒ１の位置は光軸２８の延長線
上でも可能であり、投写レンズ２７の位置も光軸３２の
延長線上でも可能である。その際に、光分離、光合成が
円滑に行なわれるように、ダイクロイックミラーの特性
を変えれば良い。更に、各色層液晶ライトバルブ１３．
１４．１５の位置も自由に選択でき、各々に対応して４
枚のダイクロイックミラーの特性を変えるだけでよい。

第２図は、第１図の実施例の液晶ライトバルブ周辺の詳
細図を表す。偏光板ガラス７及び１９の熱伝導率は、約
０．　６８　ｋｃａｌ／ｍ・ｈ＝ｄｅｇであるのに対し
偏光板１０．１６の熱伝導率は、約０．２２ｋｃａｌ／
ａ＋・ｈ・ｄｅｇである。従って、熱は熱伝導率の低い
偏光板１０及び１６から、それよりも熱伝導率の高い偏
光板ガラス７及び１９に伝導する。図中の矢印３３及び
３４は、熱の伝導方向を表しており、その指し示す方向
は、液晶ライトバルブ側とは相反方向である光分離光学
系３又は光合成光学系２３側である。即ち、液晶ライト
バルブ１３の温度上昇の低減に大きく作用するのは明ら
かである。第１図の説明で前述したように、液晶ライト
バルブの下部あるいは上部（この第２図においては下部
）に設置する送風ファン２２からの風が、液晶ライトバ
ルブ１３、偏光板１０及び１６と偏光板ガラス７及び１
９の周辺を通過する際に、それらから強制的に熱を奪い
流出する様子を、矢印３５．３６．３７．３８で示す。

この強制的に奪い取るべき熱は、上記に説明した通り、
温度上昇が低減した分、少なくなる。従って、冷却装置
の低能力化が可能となり、小型、低騒音で安価の送風フ
ァンが使用できる。これは、投写型液晶表示装置の小型
化、低騒音化、低価格化につながり、装置設計も容易と
なる。又、冷却装置の冷却能力に余裕ができるため、光
源の高出力化が可能となり、明るい装置を実現できる。

第３図に、液晶ライトバルブ、偏光板及び偏光板ガラス
の表面反射損失の詳細を示す。光は、屈折率の異なる媒
体間を通過するとき、その界面（媒体の表面）において
反射を起こし、入射光を損失する。その損失は、光の入
射角、媒体の屈折率及び表面状態等によって異なるが、
表面反射損失をＲ５光入射側の媒体の屈折率をｎｏ、被
光入射側の媒体の屈折率をｎｌとすると、光が直角に入
射する時の、おおよその表面反射損失Ｒは、と表すこと
ができる。従って、屈折率の比が大きい程、表面反射損
失は大きくなる。第３図［Ａ］において、入射光が、空
気層から偏光板ガラス７に入射する際に、表面反射損失
１０１が起こり、偏光板ガラス７から偏光板１０との間
の接着層に入射する際に表面反射損失１０２、偏光板１
０に入射する際に表面反射損失１０３、再び接着層に入
射する際にも表面反射損失１０３、ガラス板４２に入射
する際に表面反射損失１０２、更に又、空気層に入射す
る際に表面反射損失１０１、そして、更に液晶ライトバ
ルブ１３に入射する際に表面反射損失１０４が起こる。

第３図［Ｂ］において、偏光板１０に入射する際の表面
反射損失１０３までの過程は、第３図［Ａ］と同様であ
り、その後、空気層に入射する際に表面反射損失１０５
が起こり、液晶ライトバルブ１３に入射する際に表面反
射損失１０４が起こる。又、第３図［Ｃ］において、入
射光は、偏光板１０に入射する際に、表面反射損失１０
５が起こり、空気層に入射する際にも表面反射損失１０
５が起こり、液晶ライトバルブ１３に入射する際に表面
反射損失１０４がおきる。上記のいずれの場合とも、液
晶ライトバルブ１３から出射した光は、入射した時と逆
の過程を経て、それぞれの表面反射損失を起こす。偏光
板ガラス７には、反射防止膜を蒸着しであるので、表面
反射損失１０１は、Ｒ（１０１）＝Ｏ・・・・・・・・・・（２）である。

空気層の屈折率は、１．００、ここで、偏光板ガラス７
の屈折率は、１．５２、接着層の屈折率は、１．４８、
偏光板１０の屈折率は、１゜４９であるため、　（１）
式に代入すると、それぞれの表面反射損失は、Ｒ（１０２）＝１．７８ｘｌＯ−’・・・（３）Ｒ（１
０３）＝０．　１１ｘｌＯ−’・・・（４）Ｒ（１０５
）＝０．　０３９　　・　・　・　・　・　・　（５）
となる。以上の（１）〜（５）式の結果から、液晶ライ
トバルブ１３の直前の空気層に入射するまでの全表面反
射損失は、Ｒ（第３図［Ａ］）＝３．　７ｓｘ１ｏ−４・　・　（
６）Ｒ（第３図［Ｂ］）＝０．　０３９２・　・　・　
・　（７）Ｒ（第３図［Ｃ］）＝０．　０７８・　・　
・　・　・　（８）である。この（６）、　（７）、　
（８）式かられかるように、偏光板単体の時に比べ、反
射防止膜を蒸着したガラス板を偏光板に貼り付けること
により、表面反射損失は、約半分にすることができる。

更に、偏光板の両面に、反射防止膜を蒸着したガラス板
を貼り付けると、桁違いに表面反射損失を低減でき、０
に近い。そして、液晶ライトバルブ１３を透過し、光合
成光学系２３に入射するまでの間にも上記の表面反射損
失があるので、偏光板単体の時と反射防止膜を蒸着した
ガラス板を偏光板の片面又は両面に貼り付ける時におけ
る表面反射損失の差が、より顕著に表れる。従って、更
に明るい投写型液晶表示装置が実現できる。

第４図は、この発明の他の実施例に係る投写型液晶表示
装置の光学系の構成図を表す。図において、第１図と同
一のものは、同一の符号を付しである。光が光瀝１から
熱線カットフィルター２を透過するまでの過程は、前述
した実施例と同様である。透過した白色光は、偏光板ガ
ラス７を透過し、偏光板１０により単一偏光成分が選択
透過され、光分離光学系３に入射する。光分離された各
白傷光成分は、それぞれ各色層液晶ライトバルブ１３．
１４．１５により光変調され、光合成光学系２３へ入射
する。光合成された白色光は、偏光板１６で検光され、
偏光板ガラス１９を透過し、投写レンズ２７により、ス
クリーンに拡大投写される。この中で、光分離光学系３
及び光合成光学系２３内の過程は、前述した実施例と同
様であるため説明を省略した。偏光板１０及び偏光板ガ
ラス７を光分離光学系３０入口に、偏光板１６及び偏光
板ガラス１９を光合成光学系２３の出口に配したことで
、第１図の実施例と同程度以上に、各色層液晶ライトバ
ルブの温度上昇を低減できる。

［発明の効果］本発明の投写型液晶表示装置は、以上説明したように、
偏光板にガラス板を貼り付けるという非常に簡単な構造
によって、偏光板の温度上昇を低減できる。更に、片面
だけでなく、偏光板の両面に、ガラス板を貼り付けるこ
とにより、熱を放出する面が２面となるため、より一層
、温度上昇を低減できる。又、液晶ライトバルブに偏光
板を貼り付けることなく、且つ、偏光板に貼り付けたガ
ラス板を、偏光板側が液晶ライトバルブ側となるように
配置することにより、液晶ライトバルブの温度上昇低減
が可能となる。この温度上昇低減は、偏光板の偏光特性
の劣化や熱変形、液晶ライトバルブの配向不良による画
質劣化を防げるので、環境温度の保証範囲を広げられ、
装置の信頼性が増大するばかりか、冷却装置を低能力化
することができる。低能力化というのは、小型で低騒音
であり安価な送風ファンを使用できることを意味し、こ
の点から投写型液晶表示装置の小型化、低騒音化、低価
格化につながる。またこの温度上昇低減は、冷却装置が
冷却能力に余裕をもつことになり、その分光源の高出力
化が可能となり、装置が明るくできるという効果がある
。そして、冷却装置が小型化できることは、他の構成要
素に、スペース的に影響を与えずに済むので、設計が容
易となる。

又、偏光板にガラス板を貼り付けた構造とすることで、
薄片状のものから、ある程度の機械的強度をもつ部品と
なり、完全固定もでき、取り付は精度も向上し、組立性
も良好である。従って、この点からも設計が容易となっ
ている。又、反射防止膜を蒸着したガラス板を、偏光板
の片面あるいは両面に貼り付けることにより、光の表面
反射損失を抑制でき、光入射効率が増大し、明るい装置
が実現できる。更に、偏光板を液晶ライトバルブのガラ
ス基板に貼り付けずに、液晶ライトバルブから離れてい
るガラス板に貼り付けることにより、液晶ライトバルブ
を不良扱いにすることもなく歩留まりが向上するため、
この点からも装置の低価格化に寄与する。更に又、液晶
ライトバルブのガラス基板に傷を付けること、不純物が
付着したままという状態等が回避できるので、画像劣化
がなく、投写型液晶表示装置の信頼性を更に増大できる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る投写型液晶表示装置
の光学系の構成図、第２図は、第１図の液晶ライトバル
ブ周辺の詳細図、第３図は、液晶ライトバルブ、偏光板
及び偏光板ガラスの表面反射損失の詳細な説明図、第４
図は、本発明の他の実施例に係る投写型液晶表示装置の
光学系の構成図、第５図は、従来の投写型液晶表示装置
の光学系の構成図を示す。１・・・・・・・・・・・光源３・・・・・・・・・・・光分離光学系７、　　８．　
９．　　１９．　２０゜２１．４２．４３・・・・偏光
板ガラス１０、　　１１．　　１２゜１６．１７．１８・・・・偏光板１３、　１４．　１５・・・・液晶ライトバルブ２２・
・・・・・・・・・送風ファン２３・・・・・・・・・・光合成光学系２７・・・・・
・・・・・投写レンズ２８．３２・・・・・・・光軸３３．３４・・・・・・・熱の伝導方向３５．３６３７．３８・・・・・・・風の流れ１０１、　１０２．　１０３゜１０４；　　１０５・・・・・表面反射損失以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源、光分離光学系、液晶ライトバルブ、光合成
光学系、投写光学系と、前記液晶ライトバルブを冷却す
る冷却装置とで構成される投写型液晶表示装置において
、前記液晶ライトバルブの光入射側及び出射側に配され
る偏光板にガラス板を貼り付けることを特徴とする投写
型液晶表示装置。
（２）前記偏光板に貼り付ける前記ガラス板を、前記液
晶ライトバルブの光入射側及び出射側共、前記偏光板側
が前記液晶ライトバルブ側となるように、各々を配置す
ることを特徴とする請求項１記載の投写型液晶表示装置
。
（３）前記偏光板の画面共、前記ガラス板を貼り付ける
ことを特徴とする請求項１記載の投写型液晶表示装置。
（４）前記ガラス板として、片面に反射防止膜を蒸着し
たガラス板を用い、且つ、無蒸着面側を前記偏光板に貼
り付けることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の
投写型液晶表示装置。