JPH11119182A - 投射型液晶表示装置 - Google Patents

投射型液晶表示装置

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JPH11119182A
JPH11119182A JP9282156A JP28215697A JPH11119182A JP H11119182 A JPH11119182 A JP H11119182A JP 9282156 A JP9282156 A JP 9282156A JP 28215697 A JP28215697 A JP 28215697A JP H11119182 A JPH11119182 A JP H11119182A
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light
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶パネルの周辺光学系の構成の簡易化を図
ると共に、画品位の向上を図ることができるようにす
る。 【解決手段】 液晶パネル9の一方の面に、熱伝導率の
高いガラス板10を接着させると共に、他方の面を、色
分離用ダイクロイックプリズム6に対して一体化させ
る。液晶パネル9の周辺の光学部品が、色分離用ダイク
ロイックプリズム6に全て一体化され、光学系の構成の
簡易化が図られる。色分離用ダイクロイックプリズム6
またはガラス板10の所定の位置には、冷却部材を設置
し、液晶パネル9から放出される熱を除去し易くしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示する画像に応
じて空間的に変調した光を投射するようにした投射型液
晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、画像を鑑賞するため等の目的
に用いられる投射型液晶表示装置として、例えば、光源
からの光を液晶パネルに照射して空間的に変調し、この
液晶パネルの透過光を投射光学系によってスクリーン等
に投射して画像を表示するようにした液晶プロジェクタ
装置等が開発されている。
【0003】このような投射型液晶表示装置には、R
(赤),G(緑),B(青)の3色のカラーフィルタを
備えた液晶パネルを1枚用いて構成した単板方式のもの
と、モノクロ液晶パネルをB,R,Gの各光路ごとに設
けて構成した3板方式のものとがある。
【0004】このうち、単板方式の液晶表示装置は、構
造が簡単で小型化・軽量化および低価格化が容易である
が、その一方、カラーフィルタによる光吸収が多いた
め、高輝度化に難点があると共に、冷却の点でも不利で
ある。そこで、このような問題に対処すべく、単板方式
においても、カラーフィルタを用いない構成の投射型液
晶表示装置が開発されている。例えば、特開平4−60
538号公報あるいは「ASIA DISPLAY ’
95,p887」には、液晶画素を駆動する3個の画素
ごとに1個の集光用マイクロレンズを対向配置し、この
マイクロレンズの各々にそれぞれ異なる方向からB,
R,Gの3色を入射させて集光し、その出射光をB,
R,Gの3色に対応した画素にそれぞれ入射させるよう
にした単板方式のカラー液晶表示装置が開示されてい
る。このカラー液晶表示装置では、画素と画素との間の
領域(画素駆動用のスイッチング素子であるTFT(Th
in Film Transistor)が形成されたブラックマトリクス
部分)に入射した光をも有効利用することができ、実質
的な開口率が高くなるので、高輝度化が可能となる。
【0005】図9は、カラーフィルタを用いない従来の
単板方式の投射型液晶表示装置の一例を示す構成図であ
る。この投射型液晶表示装置は、光源101と、UV
(紫外線)−IR(赤外線)カットフィルタ102と、
ガラス・ロッド・インテグレータ103と、リレーレン
ズ104と、コリメータレンズ105とを備えている。
これにより、光源101から発せられた白色光は、UV
−IRカットフィルタ102により紫外線および赤外線
が除去され、その後、ガラス・ロッド・インテグレータ
103により照度分布が均一化されると共に、リレーレ
ンズ104およびコリメータレンズ105を透過して所
定幅の平行光となって出射されるようになっている。
【0006】この投射型液晶表示装置は、また、コリメ
ータレンズ105から出射された平行光を、色表示の基
本となるB,R,Gの3色の光に選択的に分離して出射
するダイクロイックミラー106と、このダイクロイッ
クミラー106により分離されたB,R,Gの3色の光
の各々を直線偏光させる入射側偏光板107と、この入
射側偏光板107により直線偏光されたB,R,Gの3
色の光を、表示する画像に応じて空間的に変調する液晶
パネル108と、この液晶パネル108により空間的に
変調された光のうち所定の方向に偏光された光のみを透
過させる出射側偏光板109と、この出射側偏光板10
9を透過した光をスクリーン111に投射する投射レン
ズ110とを備えている。入射側偏光板107および液
晶パネル108は、ダイクロイックミラー106に対し
て、それぞれ所定間隔を空けて別々に配置されている。
【0007】ダイクロイックミラー106は、それぞれ
B,R,Gの光を選択的に反射するB用ミラー106
B,R用ミラー106RおよびG用ミラー106Gの3
枚のミラーを有している。また、ミラー106B,10
6R,106Gは、液晶パネル108にそれぞれ異なる
方向から入射するR,G,Bの各色の光の入射角を設定
するための色調整保持機構(図示せず)を有している。
【0008】このような従来の投射型液晶表示装置で
は、光源101から発せられた白色光は、3枚のダイク
ロイックミラー106R,106G,106Bにより、
R,G,Bの3色の光に分離され、この分離された各色
光が、ダイクロイックミラー106R,106G,10
6Bとは別体として保持されている液晶パネル108に
各々異なる角度で入射する。
【0009】図10は、従来の3板方式の投射型液晶表
示装置の一例を示す構成図である。この投射型液晶表示
装置は、図9に示した単板方式の投射型液晶表示装置と
同様の機能を有する光源201と、UV−IRカットフ
ィルタ202と、ガラス・ロッド・インテグレータ20
3と、リレーレンズ204と、コリメータレンズ205
とを備えており、光源201から発せられた白色光を、
コリメータレンズ205を透過させて平行光として出射
するようになっている。
【0010】この投射型液晶表示装置は、また、同一光
路上に、所定間隔を空けて設けられ、コリメータレンズ
205から出射された平行光を、それぞれ色表示の基本
となるR,G,Bの3色の光に選択的に分離するダイク
ロイックミラー206R,206G,206Bと、ダイ
クロイックミラー206Rにより反射されたR色光を更
に所定方向に反射する反射ミラー207と、ダイクロイ
ックミラー206Bにより反射されたB色光を更に所定
方向に反射する反射ミラー208と、ダイクロイックミ
ラー206R,206G,206Bにより分離された
R,G,Bの3色の光の各々を直線偏光させる入射側偏
光板209R,209G,209Bと、これらの入射側
偏光板209R,209G,209Bにより直線偏光さ
れたR,G,Bの3色の光を、それぞれ表示する画像に
応じて空間的に変調するモノクロの液晶パネル210
R,210G,210Bと、これらの液晶パネル210
R,210G,210Bにより空間的に変調された光の
うち所定の方向に偏光された光のみを透過させる出射側
偏光板211R,211G,211Bと、これらの出射
側偏光板211R,211G,211Bを透過したR,
G,Bの3色の光を合成する色合成用ダイクロイックプ
リズム212と、この色合成用ダイクロイックプリズム
212により合成された光をスクリーン111に投射す
る投射レンズ213とを備えている。
【0011】色合成用ダイクロイックプリズム212は
立方体形状をしている。この色合成用ダイクロイックプ
リズム212は、それぞれR,G,Bの3色の光が入射
する3つの入射面212R,212G,212Bを有し
ている。入射側偏光板209R,液晶パネル210Rお
よび出射側偏光板211Rは、この色合成用ダイクロイ
ックプリズム212の一つの入射面212Rに対向する
ように配置されている。また、入射側偏光板209G,
液晶パネル210Gおよび出射側偏光板211Gは、ダ
イクロイックプリズム212における入射面212Rと
直交する他の入射面212Gに対向するように配置され
ている。一方、入射側偏光板209B,液晶パネル21
0Bおよび出射側偏光板211Bは、色合成用ダイクロ
イックプリズム212における入射面212Rと平行な
他の入射面212Bに対向するように配置されている。
【0012】また、入射側偏光板209R,209G,
209Bおよび液晶パネル210R,210G,210
Bは、ダイクロイックミラー212に対して、それぞれ
間隔を空けて別々に配置されている。
【0013】このような3板方式の投射型液晶表示装置
では、ダイクロイックミラー206R,206G,20
6Bにより分離されたR,G,Bの3色の光の各々は、
入射側偏光板209R,209G,209Bにより直線
偏光された後、空間中の空気を介して液晶パネル210
R,210G,210Bに入射する。液晶パネル210
R,210G,210を出射した光は、出射側偏光板2
11R,211G,211Bに入射し、更に、これらの
出射側偏光板211R,211G,211Bを透過した
R,G,Bの3色の光が、空間中の空気を介してそれぞ
れ色合成用ダイクロイックプリズム212の入射面21
2R,212G,212Bの各々に入射する。色合成用
ダイクロイックプリズム212の入射面212R,21
2G,212Bに入射したR,G,Bの3色の光は、色
合成用ダイクロイックプリズム212の作用により、色
合成された後、投射レンズ213により、スクリーン1
11に投射される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各方式の投射型液晶表示装置では、液晶パネルが、ダイ
クロイックミラー等の他の光学部品に対して、完全に分
離して配置されているため、表面に塵や埃等のごみが付
着し易く、画品位の劣化や光量の低下を招くという問題
があった。また、液晶パネルとその周辺の光学部品が別
々に配置されており、構成の簡易化が十分になされてい
ないという問題があった。
【0015】また、従来の各方式の投射型液晶表示装置
では、液晶パネルから生ずる熱を抑えるために、通常、
図示しない冷却用のファンを設けて風を送ることで液晶
パネルを冷却するようになっているが、上記したように
従来では、液晶パネルが、他の光学部品に対して分離し
て配置され、表面が熱伝導率の低い空気と接するように
なっているために、冷却ファンによる冷却効果が低くな
り、画品位に影響を及ぼすという問題があった。このた
め、冷却効果を上げるために、冷却ファンの回転速度を
上げる必要があり、これにより、冷却ファン自身および
冷却ファンにより送られる風による騒音が必要以上に生
じてしまうという問題があった。
【0016】また、特に、図9に示した従来の単板方式
の投射型液晶表示装置では、3枚のダイクロイックミラ
ー106B,106R,106Gの厚さ分と、液晶パネ
ル108にそれぞれ異なる方向から入射するR,G,B
の各色の光の入射角を設定するための色調整保持機構と
に対応したスペースを確保しなければならず、構成が大
型化してしまうという問題があった。また、3枚のダイ
クロイックミラー106B,106R,106Gの厚さ
には、製造上ばらつきが存在するため、入射角度の無調
整化が困難であり、反射角の精度が十分ではないという
問題があった。更に、3枚のダイクロイックミラー10
6B,106R,106Gの表裏面に塵や埃等のごみが
付着し易く、画品位の劣化や光量の低下を招くという問
題があった。加えて、ダイクロイックミラー106B,
106R,106Gの裏面において反射した迷光により
混色が生じ、これによって画品位の低下を招くという問
題もあった。
【0017】また、特に、図10に示した従来の3板方
式の投射型液晶表示装置では、色合成用ダイクロイック
プリズム212が他の光学部品と分離して設けられ、入
射面212R,212G,212B各々の空間上に隙間
が生じているため、入射面212R,212G,212
Bに塵や埃等のごみが付着し易く、画品位の劣化や光量
の低下を招くという問題があった。また、入射面212
R,212G,212Bそれぞれにおいて反射した光が
迷光となり、これによって画品位の低下を招くという問
題があった。
【0018】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、液晶パネルの周辺光学系の構成の簡
易化を図ると共に、画品位の向上を図ることができるよ
うにした投射型液晶表示装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明による投射型液晶
表示装置は、色表示の基本となる光の分離または合成を
行うダイクロイックプリズムと、光の入射面または出射
面となる2つの面を有し、一方の面に透明部材が固着さ
れると共に、他方の面がダイクロイックプリズムに対し
て直接または少なくとも1つの光学部材を介して一体化
された液晶パネルとを備えている。
【0020】本発明による他の投射型液晶表示装置は、
色表示の基本となる光の分離を行うダイクロイックプリ
ズムと、光の入射面または出射面となる2つの面を有
し、光の出射面に透明部材が固着されると共に、光の入
射面がダイクロイックプリズムに対して直接または少な
くとも1つの光学部材を介して一体化された液晶パネル
とを備えている。
【0021】本発明による更に他の投射型液晶表示装置
は、色表示の基本となる複数色の光のそれぞれに対応し
て複数の光入射面を有し、これらの光入射面に入射した
複数色の光を合成するダイクロイックプリズムと、光の
入射面または出射面となる2つの面を有し、光の入射面
に透明部材が固着されると共に、光の出射面がダイクロ
イックプリズムの複数の光入射面のそれぞれに対して直
接または少なくとも1つの光学部材を介して一体化され
た複数の液晶パネルとを備えている。
【0022】本発明による投射型液晶表示装置では、ダ
イクロイックプリズムにおいて分離または合成される色
表示の基本となる光が、空間中の空気に触れることな
く、液晶パネルの光の入射面に透明部材またはダイクロ
イックプリズムを介して入射される。液晶パネルに入射
した光は、液晶パネルの光の出射面から空間中の空気に
触れることなく、透明部材またはダイクロイックプリズ
ムを介して出射される。
【0023】本発明による他の投射型液晶表示装置で
は、ダイクロイックプリズムにおいて分離された色表示
の基本となる光が、空間中の空気に触れることなく、ダ
イクロイックプリズムに一体化された液晶パネルに直接
または少なくとも1つの光学部材を介して入射される。
液晶パネルに入射した光は、透明部材が固着された液晶
パネルの光の出射面から空間中の空気に触れることな
く、透明部材を介して出射される。
【0024】本発明による更に他の投射型液晶表示装置
では、色表示の基本となる複数色の光のそれぞれが、空
間中の空気に触れることなく、複数の液晶パネルの入射
面に透明部材を介して入射される。これらの液晶パネル
に入射した複数色の光は、空間中の空気に触れることな
く、直接または少なくとも1つの光学部材を介してダイ
クロイックプリズムに入射して合成される。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0026】[第1の実施の形態]まず、本発明の第1
の実施の形態について説明する。
【0027】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
投射型液晶表示装置の一例を示す構成図である。この投
射型液晶表示装置は、カラーフィルタを用いない単板方
式の液晶プロジェクタであり、白色光を発する光源1
と、この光源1から発せられた白色光に含まれる紫外線
および赤外線を除去するUV−IRカットフィルタ2
と、このUV−IRカットフィルタ2を透過した光を拡
散させて光の照度分布が均一化された平行光を出射する
ガラス・ロッド・インテグレータ3と、このガラス・ロ
ッド・インテグレータ3から出射された平行光を集光し
て光源像を形成するリレーレンズ4と、このリレーレン
ズ4と共にテレセントリック光学系を形成してリレーレ
ンズ4により集光された光を再び所定幅の平行光として
出射するコリメータレンズ5とを備えている。
【0028】本実施の形態に係る投射型液晶表示装置
は、また、コリメータレンズ5から出射された平行光
を、色表示の基本となるB,R,Gの3色の光に選択的
に分離して出射する色分離用ダイクロイックプリズム6
と、この色分離用ダイクロイックプリズム6により分離
されたB,R,Gの3色の光の各々を直線偏光させる入
射側偏光板7と、この入射側偏光板7により直線偏光さ
れたB,R,Gの3色の光に対して所定の位相差を生じ
させる位相差板8と、この位相差板8を透過したB,
R,Gの3色の光を、表示する画像に応じて空間的に変
調する液晶パネル9と、この液晶パネル9の光出射面に
固着された透明部材としてのガラス板10と、液晶パネ
ル9により空間的に変調された光のうち所定の方向に偏
光された光のみを透過させる出射側偏光板11と、この
出射側偏光板11を透過した光をスクリーン13に投射
する投射レンズ12とを備えている。また、本実施の形
態に係る投射型液晶表示装置は、図示しないが、液晶パ
ネル9から生ずる熱を抑えるための冷却用のファンを備
えている。
【0029】色分離用ダイクロイックプリズム6,入射
側偏光板7,位相差板8,液晶パネル9,ガラス板10
および出射側偏光板11は、全て一体化されている。す
なわち、液晶パネル9の光入射面側に設けられた入射側
偏光板7の一方の面は、色分離用ダイクロイックプリズ
ム6の光出射面に所定の接着剤により固着されている。
また、入射側偏光板7の他方の面は、位相差板8の一方
の面に固着されている。位相差板8の他方の面は、液晶
パネル9の一方の面(光の入射面)に固着されている。
液晶パネル9の他方の面(光の出射面)には透明部材と
してのガラス板10が固着されている。なお、位相差板
8は、入射された光に対して液晶パネル9内の液晶分子
の配向方向(ラビング方向)に応じた位相差を生じさせ
るために設けられたものであるため、液晶パネル9内の
液晶分子の配向方向によっては、この位相差板8を設け
る必要はない。
【0030】光源1としては、例えばハロゲンランプ、
メタルハライドランプ等が用いられる。ガラス・ロッド
・インテグレータ3は、光源1から出射された白色光を
拡散させ、液晶パネル9における面内照度分布が均一に
なるようにするためのものである。
【0031】色分離用ダイクロイックプリズム6は、そ
れぞれB,R,Gの光を選択的に反射して、白色光を
B,R,Gの3原色の光に分離するための反射面6B,
6R,6Gの3つの反射面を有している。これらの各反
射面6B,6R,6Gは、所定の誘電体多層膜により形
成されていると共に、その反射角度がB,R,Gの光が
それぞれ異なる所定の角度で液晶パネル9に入射するよ
うに設定されている。これにより、色分離用ダイクロイ
ックプリズム6に入射した光源1からの光のうち、R,
G,Bの光のみが液晶パネル9に向けて反射され、その
他の成分は透過するようになっている。このように、従
来用いていたダイクロイックミラーの代わりに色分離用
ダイクロイックプリズム6を使用したことにより、光学
系のサイズを小さくすることができると共に、取り付け
時において、従来のように各ミラー毎に角度調整を行う
必要が無くなり、調整の簡易化を図ることができる。
【0032】液晶パネル9は、光入射面側が位相差板8
および入射側偏光板7を介して色分離用ダイクロイック
プリズム6の光出射面側に固着されて一体化されている
と共に、光出射面にガラス板10が固着されている。こ
のように、液晶パネル9は、表裏面に位相差板8および
ガラス板10が直接固着されているため、表裏面に塵や
埃等のごみが付着することがない。この液晶パネル9
は、B,R,Gの3色に対応した画素電極が多数形成さ
れた画素基板と、マイクロレンズが多数形成された対向
基板と、これら画素基板と対向基板によって挟まれた液
晶層とを有して構成され、マイクロレンズの各々にそれ
ぞれ異なる方向から入射されたB,R,Gの3色の光を
集光して、B,R,Gの3色に対応した画素にそれぞれ
入射させるようになっている。この液晶パネル9は、図
示しない所定の駆動回路によって駆動される。
【0033】色分離用ダイクロイックプリズム6および
ガラス板10は、液晶パネル9から発生される熱を伝導
し易いガラス部材(例えば、熱伝導率が1.0W/m・
K以上の部材)で構成されることが望ましく、例えば、
ほうけい酸クラウンガラス(例えば、ショット社製のB
K7)や、ほうけい酸ガラス(例えば、コーニング社製
の#7059)等が適用される。また、ガラス板10の
厚みは、液晶パネル9から発生される熱による応力の影
響等を考慮して、1mm以上であることが望ましい。こ
のように、本実施の形態では、液晶パネル9に一体化さ
れた色分離用ダイクロイックプリズム6およびガラス板
10を、熱伝導性に優れた部材で構成することにより、
液晶パネル9から放出される熱が除去され易いようにな
っている。なお、更に、液晶パネル9から放出される熱
が除去され易いように、色分離用ダイクロイックプリズ
ム6またはガラス板10の所定の位置に冷却部材を設置
するようにしてもよい。
【0034】図2および図3は、液晶パネル9の周辺の
構造を表す斜視図であり、冷却部材の設置例を説明する
ためのものである。図2の設置例は、色分離用ダイクロ
イックプリズム6における光の入射および出射に寄与し
ない一つの面6aに、冷却部材として、銅やアルミニウ
ム等からなる複数の放熱板20を固着して設置するよう
にしたものである。また、図3の設置例は、色分離用ダ
イクロイックプリズム6の面6aに、冷却部材としての
複数のヒートパイプ21を固着して設置すると共に、こ
れらの複数のヒートパイプ21をペルチェ効果を有する
冷却部材としてのペルチェ素子22に接続するようにし
たものである。なお、上記した冷却部材を、色分離用ダ
イクロイックプリズム6ではなく、ガラス板10におけ
る光の入射および出射に寄与しない別の面に設置するよ
うにしてもよい。
【0035】次に、上記したような構成の投射型液晶表
示装置の作用について説明する。
【0036】図1に示したように、まず、光源1から発
せられた白色光は、UV−IRカットフィルタ2により
紫外線および赤外線が除去される。そして、このUV−
IRカットフィルタ2を透過した光は、ガラス・ロッド
・インテグレータ3において拡散され、光の照度分布が
均一化された平行光が出射される。このガラス・ロッド
・インテグレータ3から出射された平行光は、リレーレ
ンズ4により、一旦集光された後、リレーレンズ4と共
にテレセントリック光学系を形成したコリメータレンズ
5により、所定幅の平行光として出射され、色分離用ダ
イクロイックプリズム6に入射する。
【0037】コリメータレンズ5から色分離用ダイクロ
イックプリズム6に入射した平行光は、色分離用ダイク
ロイックプリズム6の各反射面6B,6R,6Gの作用
により、色表示の基本となるB,R,Gの3色の光に選
択的に分離される。分離されたB,R,Gの3色の光の
各々は、色分離用ダイクロイックプリズム6の光の出射
面側に固着された入射側偏光板7により直線偏光され
る。直線偏光された光は、位相差板8において、液晶パ
ネル9内の液晶分子の配向方向に応じて所定の位相差が
生じた後、液晶パネル9に入射する。液晶パネル9は、
位相差板8を透過したB,R,Gの3色の光を、表示す
る画像に応じて空間的に変調して出射する。液晶パネル
9を出射した光は、液晶パネル9の光の出射面側に固着
されたガラス板10を介して出射側偏光板11に入射
し、更に、この出射側偏光板11を透過した光が、投射
レンズ12によりスクリーン13に投射される。
【0038】次に、色分離用ダイクロイックプリズム6
の所定の位置に冷却部材を設置した場合の冷却作用につ
いて説明する。
【0039】図2または図3に示したように、液晶パネ
ル9において発生した熱は、入射側偏光板7および位相
差板8を介して色分離用ダイクロイックプリズム6に伝
導される。色分離用ダイクロイックプリズム6に伝導さ
れた熱は、更に、色分離用ダイクロイックプリズム6に
おける光の入射および出射に寄与しない面6aに設置さ
れた放熱板20(図2)やペルチェ素子22に接続され
たヒートパイプ21(図3)のような冷却部材に伝導さ
れ、この冷却部材を通して光学系の外部へ放出される。
これにより、液晶パネル9における発熱による温度上昇
を低減することができる。従って、温度上昇による液晶
パネルの画品位の低下を防止できると共に、冷却のため
の送風による騒音の低減が可能となる。
【0040】以上説明したように、本実施の形態に係る
投射型液晶表示装置によれば、従来用いていたダイクロ
イックミラーの代わりに色分離用ダイクロイックプリズ
ム6を使用したことにより、従来用いられていた複数の
色分離用のダイクロイックミラーに設けられる色調整保
持機構が不要となり、光学系のサイズを小さくすること
ができると共に、取り付け時において、従来のように各
ミラー毎に角度調整を行う必要が無くなり、調整の簡易
化を図ることができる。また、液晶パネル9の周辺の光
学部品を液晶パネル9と共に色分離用ダイクロイックプ
リズム6に全て一体化するようにしたので、光学系のサ
イズを小さくすることができる。
【0041】また、各光学部品が一体化されていること
により、従来設けられていたダイクロイックミラーに起
因して生じていた、画品位の低下を防ぐことができる。
更に、液晶パネル9の表面および色分離用ダイクロイッ
クプリズム6の光出射面が空間上に露出しておらず、ダ
イクロイックプリズム6において分離された光が、空間
中の空気に触れることなく、ガラス板10が固着された
液晶パネル9からガラス板10を介して出射するように
なっているので、液晶パネル9および色分離用ダイクロ
イックプリズム6の表面に塵や埃等のごみが付着するこ
とが防止されると共に、光の表面反射を低減して迷光の
発生を防止することができ、これによって、画品位の低
下を防ぐことができる。
【0042】また、液晶パネル9に対して一体化された
色分離用ダイクロイックプリズム6およびガラス板10
を、液晶パネル9から発生される熱を伝導し易い部材で
構成すると共に、色分離用ダイクロイックプリズム6ま
たはガラス板10の所定の位置に、冷却部材を設置する
ようにしたので、液晶パネル9から放出される熱が除去
され易く、冷却効果に優れている。これにより、液晶パ
ネル9の周辺光学系の光学特性が、熱によって変化する
ことを防止でき画品位の低下を防ぐことができる。ま
た、冷却効果が向上することにより、より明るい光を入
射させることが可能となり、明るい画像表示を実現する
ことが可能となる。更に、冷却効果に優れていることに
より、冷却用のファンの負担が軽減され、冷却用のファ
ンに起因して生ずる騒音等を低減することができる。な
お、例えば、液晶パネル9の片面を熱伝導率の高い色分
離用ダイクロイックプリズム6に一体化し、他面を熱伝
導率の低い空間上に露出させた場合においては、液晶パ
ネル9の片側のみを冷却用のファンにより必要以上に冷
却することとなり、液晶パネル9の表裏面で温度勾配が
生じ、これにより、液晶パネル9に応力が発生して、液
晶層の厚みにむらが生じ、画品位が著しく低下するとい
うことがある。しかし、本実施の形態では、液晶パネル
9の表裏面に対して色分離用ダイクロイックプリズム6
およびガラス板10が一体化されているので、このよう
な問題が生じることが少ない。
【0043】このように、本実施の形態に係る投射型液
晶表示装置によれば、液晶パネル9の周辺光学系の構成
の簡易化を図ることができると共に、画品位の向上を図
ることができる。
【0044】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態について説明する。
【0045】図4は、本発明の第2の実施の形態に係る
投射型液晶表示装置の一例を示す構成図である。この投
射型液晶表示装置は、モノクロの液晶パネルを3枚使用
する3板方式の液晶プロジェクタであり、図1に示した
第1の実施の形態に係る投射型液晶表示装置と同様の機
能を有する光源31と、UV−IRカットフィルタ32
と、ガラス・ロッド・インテグレータ33と、リレーレ
ンズ34と、コリメータレンズ35とを備えており、図
1に示した投射型液晶表示装置と同様に、光源31から
発せられた白色光を、コリメータレンズ35を透過させ
て所定幅の平行光として出射するようになっている。
【0046】本実施の形態に係る投射型液晶表示装置
は、また、同一光路上に、所定間隔を空けて設けられ、
コリメータレンズ35から出射された平行光を、それぞ
れ色表示の基本となるR,G,Bの3色の光に選択的に
分離するダイクロイックミラー36R,36G,36B
と、ダイクロイックミラー36Rにより反射されたR色
光を更に所定方向に反射する反射ミラー37と、ダイク
ロイックミラー36Bにより反射されたB色光を更に所
定方向に反射する反射ミラー38と、ダイクロイックミ
ラー36R,36G,36Bにより分離されたR,G,
Bの3色の光の各々を直線偏光させる入射側偏光板39
R,39G,39Bと、これらの入射側偏光板39R,
39G,39Bにより直線偏光されたR,G,Bの3色
の光を透過するガラス板40R,40G,40Bと、こ
れらのガラス板40R,40G,40Bを透過したR,
G,Bの3色の光を、それぞれ表示する画像に応じて空
間的に変調するモノクロの液晶パネル41R,41G,
41Bと、これらの液晶パネル41R,41G,41B
により空間的に変調された光のうち所定の方向に偏光さ
れた光のみを透過させる出射側偏光板42R,42G,
42Bと、これらの出射側偏光板42R,42G,42
Bを透過したR,G,Bの3色の光を合成する色合成用
ダイクロイックプリズム43と、この色合成用ダイクロ
イックプリズム43により合成された光をスクリーン1
3に投射する投射レンズ44とを備えている。
【0047】また、本実施の形態に係る投射型液晶表示
装置は、図示しないが、液晶パネル41R,41G,4
1Bから生ずる熱を抑えるための冷却用のファンを備え
ている。また、液晶パネル41R,41G,41Bは、
図示しない所定の駆動回路に接続されて駆動される。な
お、液晶パネル41R,41G,41B内の液晶分子の
配向方向によっては、液晶パネル41Rと出射側偏光板
42R,液晶パネル41Gと出射側偏光板42G,液晶
パネル41Bと出射側偏光板42Bとの間に、それぞれ
液晶分子の配向方向に応じた位相差を生じさせるための
位相差板が設けられる。
【0048】色合成用ダイクロイックプリズム43は、
立方体形状をしている。この色合成用ダイクロイックプ
リズム43は、それぞれR,G,Bの3色の光が入射す
る3つの入射面43R,43G,43Bを有している。
入射面43Rと入射面43G,入射面43Gと入射面4
3Bは、互いに直交した位置関係にあり、また、入射面
43Rと入射面43Bは互いに平行した位置関係にあ
る。入射側偏光板39R,ガラス板40R,液晶パネル
41Rおよび出射側偏光板42Rは、色合成用ダイクロ
イックプリズム43の一つの入射面43Rに対向するよ
うに一体化されて配置されている。すなわち、色合成用
ダイクロイックプリズム43の一つの入射面43Rに
は、出射側偏光板42Rの一方の面が所定の接着剤によ
り固着され、液晶パネル41Rの表裏面には出射側偏光
板42Rの他方の面と、ガラス板40Rの一方の面が固
着されている。また、ガラス板40Rの他方の面には、
入射側偏光板39Rが固着されている。
【0049】入射側偏光板39G,ガラス板40G,液
晶パネル41Gおよび出射側偏光板42Gは、色合成用
ダイクロイックプリズム43における入射面43Gに対
向するように一体化されて配置されている。すなわち、
色合成用ダイクロイックプリズム43の入射面43Gに
は、出射側偏光板42Gの一方の面が所定の接着剤によ
り固着され、液晶パネル41Gの表裏面には出射側偏光
板42Gの他方の面と、ガラス板40Gの一方の面が固
着されている。また、ガラス板40Gの他方の面には、
入射側偏光板39Gが固着されている。
【0050】入射側偏光板39B,ガラス板40B,液
晶パネル41Bおよび出射側偏光板42Bは、色合成用
ダイクロイックプリズム43における入射面43Bに対
向するように一体化されて配置されている。すなわち、
色合成用ダイクロイックプリズム43の入射面43Bに
は、出射側偏光板42Bの一方の面が所定の接着剤によ
り固着され、液晶パネル41Bの表裏面には出射側偏光
板42Bの他方の面と、ガラス板40Bの一方の面が固
着されている。また、ガラス板40Bの他方の面には、
入射側偏光板39Bが固着されている。
【0051】このように、本実施の形態においては、入
射側偏光板39R,39G,39B,ガラス板40R,
40G,40B,液晶パネル41R,41G,41B,
出射側偏光板42R,42G,42Bおよび色合成用ダ
イクロイックプリズム43は、全て一体化されているの
で、光学系のサイズを小さくすることができると共に、
液晶パネル41R,41G,41Bのそれぞれの表裏面
および色合成用ダイクロイックプリズム43の光入射面
に塵や埃等のごみが付着することが防止される。
【0052】色合成用ダイクロイックプリズム43およ
びガラス板40R,40G,40Bは、液晶パネル41
R,41G,41Bから発生される熱を伝導し易い部材
(例えば、熱伝導率が1.0W/m・K以上の部材)で
構成されることが望ましく、例えば、ほうけい酸クラウ
ンガラス(例えば、ショット社製のBK7)や、ほうけ
い酸ガラス(例えば、コーニング社製の#7059)等
が適用される。また、ガラス板40R,40G,40B
の厚みは、液晶パネル41R,41G,41Bから発生
される熱による応力の影響等を考慮して、1mmである
ことが望ましい。このように、本実施の形態では、液晶
パネル41R,41G,41Bに一体化された色合成用
ダイクロイックプリズム43およびガラス板40R,4
0G,40Bを、熱伝導性に優れた部材で構成すること
により、液晶パネル41R,41G,41Bから放出さ
れる熱が除去され易いようになっている。なお、更に、
液晶パネル41R,41G,41Bから放出される熱が
除去され易いように、色合成用ダイクロイックプリズム
43またはガラス板40R,40G,40Bの所定の位
置に、冷却部材を設置するようにしてもよい。
【0053】図5および図6は、液晶パネル9の周辺の
構造を表す斜視図であり、冷却部材の設置例を説明する
ためのものである。図5の設置例は、色合成用ダイクロ
イックプリズム43における光の入射および出射に寄与
しない一つの面43aに、冷却部材として、銅やアルミ
ニウム等からなる複数の放熱板60を固着して設置する
ようにしたものである。また、図6の設置例は、色合成
用ダイクロイックプリズム43における面43aに、冷
却部材としての複数のヒートパイプ61を固着して設置
すると共に、これらの複数のヒートパイプ61をペルチ
ェ効果を有する冷却部材としてのペルチェ素子62に接
続するようにしたものである。なお、上記した冷却部材
を、色合成用ダイクロイックプリズム43ではなく、ガ
ラス板40R,40G,40Bにおける光の入射および
出射に寄与しないその他の面に設置するようにしてもよ
い。
【0054】次に、上記したような構成の投射型液晶表
示装置の作用について説明する。
【0055】図4に示したように、まず、光源31から
発せられた白色光は、UV−IRカットフィルタ32に
より紫外線および赤外線が除去される。そして、このU
V−IRカットフィルタ32を透過した光は、ガラス・
ロッド・インテグレータ33において拡散され、光の照
度分布が均一化された平行光が出射される。このガラス
・ロッド・インテグレータ33から出射された平行光
は、リレーレンズ34により、一旦集光された後、リレ
ーレンズ34と共にテレセントリック光学系を形成した
コリメータレンズ35により、所定幅の平行光として出
射される。
【0056】コリメータレンズ55から出射した平行光
は、ダイクロイックミラー36R,36G,36Bの作
用により、色表示の基本となるR,G,Bの3色の光に
選択的に分離される。そして、この分離されたR,G,
Bの3色の光の各々は、色合成用ダイクロイックプリズ
ム43の入射面43R,43G,43B側に固着された
入射側偏光板39R,39G,39Bにより直線偏光さ
れた後、ガラス板40R,40G,40Bを透過して液
晶パネル41R,41G,41Bに入射する。液晶パネ
ル41R,41G,41Bは、R,G,Bの3色の光
を、表示する画像に応じて空間的に変調して出射する。
液晶パネル41R,41G,41Bを出射した光は、出
射側偏光板42R,42G,42Bに入射し、更に、こ
れらの出射側偏光板42R,42G,42Bを透過した
R,G,Bの3色の光が、それぞれ色合成用ダイクロイ
ックプリズム43の入射面43R,43G,43Bの各
々に入射する。色合成用ダイクロイックプリズム43の
入射面43R,43G,43Bに入射したR,G,Bの
3色の光は、色合成用ダイクロイックプリズム43の作
用により、色合成された後、投射レンズ44により、ス
クリーン13に投射される。
【0057】次に、色合成用ダイクロイックプリズム4
3の所定の位置に冷却部材を設置した場合の冷却作用に
ついて説明する。
【0058】図5または図6に示したように、液晶パネ
ル41R,41G,41Bにおいて発生した熱は、出射
側偏光板42R,42G,42Bを介して色合成用ダイ
クロイックプリズム43に伝導される。色合成用ダイク
ロイックプリズム43に伝導された熱は、更に、色合成
用ダイクロイックプリズム43における光の入射および
出射に寄与しない面43aに設置された放熱板60(図
5)やペルチェ素子62に接続されたヒートパイプ61
(図6)のような冷却部材に伝導され、この冷却部材を
通して光学系の外部へ放出される。これにより、液晶パ
ネル41R,41G,41Bにおける発熱による温度上
昇を低減することができる。従って、温度上昇による液
晶パネルの画品位の低下を防ぐことができると共に、冷
却のための送風による騒音の低減が可能となる。
【0059】以上説明したように、本実施の形態に係る
投射型液晶表示装置によれば、液晶パネル41R,41
G,41Bの周辺光学系、すなわち、入射側偏光板39
R,39G,39B,ガラス板40R,40G,40
B,液晶パネル41R,41G,41B,出射側偏光板
42R,42G,42Bおよび色合成用ダイクロイック
プリズム43の各光学部品を全て一体化するようにした
ので、光学系のサイズを小さくすることができる。
【0060】また、各光学部品が一体化されていること
により、従来のように、液晶パネル41R,41G,4
1Bの各々の表面および色合成用ダイクロイックプリズ
ム43の入射面43R,43G,43Bの各々が空間上
に露出しておらず、色表示の基本となる複数色の光のそ
れぞれが、空間中の空気に触れることなく、ガラス板4
0R,40G,40Bを介して液晶パネル41R,41
G,41Bに入射した後、ダイクロイックプリズム43
に入射して合成するようになっているので、液晶パネル
41R,41G,41Bの各々の表面および入射面43
R,43G,43Bの各々に塵や埃等のごみが付着する
ことが防止される。また、色合成用ダイクロイックプリ
ズム43の入射面43R,43G,43Bの各々に反射
防止膜を設けることなく、光の表面反射を低減して迷光
の発生を防止することができ、これによって、画品位の
低下を防ぐことができる。
【0061】また、液晶パネル41R,41G,41B
に対して一体化された色合成用ダイクロイックプリズム
43およびガラス板40R,40G,40Bを、液晶パ
ネル41R,41G,41Bから発生される熱を伝導し
易い部材で構成すると共に、色合成用ダイクロイックプ
リズム43またはガラス板40R,40G,40Bの所
定の位置に、冷却部材を設置するようにしたので、液晶
パネル41R,41G,41Bから放出される熱が除去
され易く、冷却効果に優れている。これにより、液晶パ
ネル41R,41G,41Bの周辺光学系の光学特性
が、熱によって変化することを防止でき画品位の低下を
防ぐことができる。また、冷却効果が向上することによ
り、より明るい光を入射させることが可能となり、明る
い画像表示を実現することが可能となる。更に、冷却効
果に優れていることにより、冷却用のファンの負担が軽
減され、冷却用のファンに起因して生ずる騒音等を低減
することができる。なお、例えば、液晶パネル41R,
41G,41Bのそれぞれの片面を熱伝導率の高い色分
離用ダイクロイックプリズム6に一体化し、他面を熱伝
導率の低い空間上に露出させた場合においては、液晶パ
ネル41R,41G,41Bの片側のみを冷却用のファ
ンにより必要以上に冷却することとなり、液晶パネル4
1R,41G,41Bのそれぞれの表裏面で温度勾配が
生じ、これにより、液晶パネル41R,41G,41B
のそれぞれに応力が発生して、液晶層の厚みにむらが生
じ、画品位が著しく低下するということがある。しか
し、本実施の形態では、液晶パネル41R,41G,4
1Bのそれぞれの表裏面に対して色合成用ダイクロイッ
クプリズム43およびガラス板40R,40G,40B
が一体化されているので、このような問題が生じること
が少ない。
【0062】このように、本実施の形態に係る投射型液
晶表示装置によれば、液晶パネル41R,41G,41
Bの周辺光学系の構成の簡易化を図ることができると共
に、画品位の向上を図ることができる。
【0063】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記各実施の形態で
は、色表示の基本となる複数色をR,G,Bの3原色と
して説明したが、例えばシアン(C)、マゼンタ
(M)、イエロー(Y)の3色を基本色として採用して
もよい。
【0064】また、上記各実施の形態では、液晶パネル
9および液晶パネル41R,41G,41Bの表面に固
着される部材として、ほうけい酸ガラス等のガラス板1
0およびガラス板40R,40G,40Bを利用した
が、この部材は、ガラス部材に限定されるものではな
く、少なくとも色表示の基本となる光を透過するような
透明部材であれば本発明に適用できる。また、上記各実
施の形態では、ガラス板10およびガラス板40R,4
0G,40Bを含む液晶パネル9および液晶パネル41
R,41G,41Bの周辺の光学部品の固着を、接着剤
により行うようにしたが、各光学部品の周囲を互いにネ
ジで固着する等、他の固着方法であってもかまわない。
【0065】また、上記第1の実施の形態においては、
液晶パネル9の片面に、液晶パネル9内の液晶分子の配
向方向に応じた位相差を生じさせる位相差板8を設ける
場合について示したが、液晶分子の配向方向が位相差を
生じさせる必要の無いような向きである場合には、位相
差板8を設ける必要はない。この場合には、位相差板8
を除く他の光学部品を、上記第1の実施の形態と同様
に、色分離用ダイクロイックプリズム6の光出射面側に
一体化させるようにしてもよいし、例えば、図7に示し
たように、入射側偏光板7を、色分離用ダイクロイック
プリズム6の光入射面側に一体化させると共に、他の光
学部品を、色分離用ダイクロイックプリズム6の光出射
面側に一体化させるようにして構成してもよい。
【0066】また、上記第2の実施の形態においては、
3枚の出射側偏光板42R,42G,42Bのそれぞれ
を、色合成用ダイクロイックプリズム43の光入射面4
3R,43G,43Bのそれぞれに固着して一体化させ
た例について示したが、図8に示したように、3枚の出
射側偏光板42R,42G,42Bの代わりに、色合成
用ダイクロイックプリズム43の光出射面に、R,G,
Bの各色に共通の1枚の出射側偏光板42を固着して一
体化させるようにして構成してもよい。これにより、光
学系の構成をより簡易化することができる。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし4
のいずれかに記載の投射型液晶表示装置によれば、液晶
パネルの光の入射面または出射面となる2つの面の一方
の面に、透明部材を固着すると共に、他方の面を、色表
示の基本となる光の分離または合成を行うダイクロイッ
クプリズムに対して直接または少なくとも1つの光学部
材を介して一体化するようにしたので、構成の簡易化を
図ることができると共に、液晶パネルおよびダイクロイ
ックプリズムの表面に塵や埃等のごみが付着することを
防止でき、画品位の向上を図ることができるという効果
を奏する。
【0068】特に、請求項2記載の投射型液晶表示装置
によれば、ダイクロイックプリズムおよび透明部材の少
なくとも一方の所定の位置に、液晶パネルを冷却するた
めの冷却部材を備えるようにしたので、請求項1記載の
投射型液晶表示装置の効果に加え、液晶パネルから放出
される熱が除去され易く、冷却効果に優れており、液晶
パネル周辺の光学部品の光学特性が熱によって変化する
ことを防止でき、画品位の低下を防ぐことができる。ま
た、冷却効果に優れていることにより、冷却用のファン
の負担が軽減され、冷却用のファンに起因して生ずる騒
音等を低減することができるという効果を奏する。
【0069】また、請求項5記載の投射型液晶表示装置
によれば、液晶パネルの光の出射面に透明部材を固着す
ると共に、液晶パネルの光の入射面を色表示の基本とな
る光の分離を行うダイクロイックプリズムに対して直接
または少なくとも1つの光学部材を介して一体化するよ
うにしたので、従来の単板方式の投射型液晶表示装置の
ように、複数の色分離用のダイクロイックミラーやこれ
らに設けられる色調整保持機構が不要となり、構成の簡
易化を図ることができると共に、液晶パネルおよびダイ
クロイックプリズムの表面に塵や埃等のごみが付着する
ことを防止でき、画品位の向上を図ることができるとい
う効果を奏する。
【0070】更に、請求項6記載の投射型液晶表示装置
によれば、複数の液晶パネルの光の入射面に透明部材を
固着すると共に、複数の液晶パネルの光の出射面を、複
数色の光を合成するダイクロイックプリズムの複数の光
入射面のそれぞれに対して直接または少なくとも1つの
光学部材を介して一体化するようにしたので、従来の3
板方式の投射型液晶表示装置のように、液晶パネル周辺
の光学部品間に隙間が生じることがなく、構成の簡易化
を図ることができると共に、液晶パネルおよびダイクロ
イックプリズムの表面に塵や埃等のごみが付着すること
を防止でき、画品位の向上を図ることができるという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置としての単板方式の液晶プロジェクタの一例を示
す構成図である。
【図2】図1における液晶パネル周辺の構造を表す斜視
図である。
【図3】図1における液晶パネル周辺の他の構造例を表
す斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る投射型液晶表
示装置としての3板方式の液晶プロジェクタの一例を示
す構成図である。
【図5】図4における液晶パネル周辺の構造を表す斜視
図である。
【図6】図4における液晶パネル周辺の他の構造例を表
す斜視図である。
【図7】図1における液晶パネル周辺の他の構造例を表
す斜視図である。
【図8】図4における液晶パネル周辺の更に他の構造例
を表す斜視図である。
【図9】従来の単板方式の投射型液晶表示装置の一例を
示す構成図である。
【図10】従来の3板方式の投射型液晶表示装置の一例
を示す構成図である。
【符号の説明】
1,31…光源、2,32…UV−IRカットフィル
タ、3,33…ガラス・ロッド・インテグレータ、4,
34…リレーレンズ、5,35…コリメータレンズレン
ズ、6…色分離用ダイクロイックプリズム、7,39
R,39G,39B…入射側偏光板、8…位相差板、
9,41R,41G,41B…液晶パネル、10,40
R,40G,40B…ガラス板、11,42R,42
G,42B…出射側偏光板、12,44…投射レンズ、
13…スクリーン、20,60…放熱板、21,61…
ヒートパイプ、22,62…ペルチェ素子、43…色合
成用ダイクロイックプリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 9/31 H04N 9/31 C

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 色表示の基本となる光の分離または合成
    を行うダイクロイックプリズムと、 光の入射面または出射面となる2つの面を有し、一方の
    面に透明部材が固着されると共に、他方の面が前記ダイ
    クロイックプリズムに対して直接または少なくとも1つ
    の光学部材を介して一体化された液晶パネルとを備えた
    ことを特徴とする投射型液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記ダイクロイックプリズムおよび透明
    部材の少なくとも一方の所定の位置に、前記液晶パネル
    を冷却するための冷却部材を備えたことを特徴とする請
    求項1記載の投射型液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記ダイクロイックプリズムは、熱伝導
    率が1.0W/m・K以上の部材により構成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の投射型液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記透明部材は、熱伝導率が1.0W/
    m・K以上のガラス板により構成されていることを特徴
    とする請求項1記載の投射型液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 色表示の基本となる光の分離を行うダイ
    クロイックプリズムと、 光の入射面または出射面となる2つの面を有し、前記光
    の出射面に透明部材が固着されると共に、前記光の入射
    面が前記ダイクロイックプリズムに対して直接または少
    なくとも1つの光学部材を介して一体化された液晶パネ
    ルとを備えたことを特徴とする投射型液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 色表示の基本となる複数色の光のそれぞ
    れに対応して複数の光入射面を有し、これらの光入射面
    に入射した複数色の光を合成するダイクロイックプリズ
    ムと、 光の入射面または出射面となる2つの面を有し、前記光
    の入射面に透明部材が固着されると共に、前記光の出射
    面が前記ダイクロイックプリズムの複数の光入射面のそ
    れぞれに対して直接または少なくとも1つの光学部材を
    介して一体化された複数の液晶パネルとを備えたことを
    特徴とする投射型液晶表示装置。
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