(57)【要約】【課題】一般的に紫外線とされる波長４００nm以下の光のみでなく、映像形成に支障のない範囲で、紫外線領域近傍の可視光をもカットする。【解決手段】光源１から発せられた白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各色光に分離し、それら色光を液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂによって個別に光変調し、変調された光を合成してから投射面２１に投射する投射型表示装置であって、青色光の光路に、ガラス基板の片面に紫外線吸収膜が成膜された紫外線遮蔽部材３１を挿入した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられ、光変調手段によって映像信号に従った光変調がなされた光を投射面に投射して映像を表示する投射型表示装置において、前記光源から発せられた光の光路に、基板の両面または片面に紫外線吸収膜が成膜された紫外線遮蔽部材が挿入されている投射型表示装置。
【請求項２】
前記光源から発せられた光を赤色光、緑色光、青色光の少なくとも３色の単色光に分離する分離手段を有し、前記紫外線遮蔽部材が前記分離手段によって分離された青色光の光路に挿入されている請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
光源から発せられ、光変調手段によって映像信号に従った光変調がなされた光を投射面に投射して映像を表示する投射型表示装置において、前記光源から発せられた光の光路上に配置された光学素子の１つ以上に紫外線吸収膜が成膜されている投射型表示装置。
【請求項４】
前記光源から発せられた光を赤色光、緑色光、青色光の少なくとも３色の単色光に分離する分離手段を有し、前記紫外線吸収膜が成膜された光学素子が前記分離手段によって分離された青色光の光路上に配置されている請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項５】
光源から発せられ、光変調手段によって映像信号に従った光変調がなされた光を投射面に投射して映像を表示する投射型表示装置において、前記光源のカバーガラスに紫外線吸収膜が成膜されている投射型表示装置。
【請求項６】
前記カバーガラスがレンズ作用を有する請求項５記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から発せられ光を光変調手段によって映像信号に従って光変調し、光変調された光を投射面に投射して映像を表示する投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光変調手段として液晶ライトバルブを使用した従来の一般的な投射型表示装置について図７を参照しながら説明する。光源５０から発せられた光（白色光）は、リフレクタ５１によって反射されてインテグレータレンズ５２ａに入射し、インテグレーターレンズ５２ａ、５２ｂによって輝度分布の均一化が図られる。さらに、インテグレータレンズ５２ｂから出射された光は、集光レンズ（フィールドレンズ）５３を経た後、ダイクロイックミラー５４及びダイクロイックミラー５５によって、赤色光、緑光及び青色光に分離され、色光ごとに予め用意されている液晶ライトバルブ５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂにそれぞれ照射される。
【０００３】
より詳しく説明すると、光源５０から発せられた白色光は、集光レンズ５３に入射する前に、偏光変換素子５７によって偏光分離と偏光変換が行われＳ偏光の光束とされる。その後、ダイクロイックミラー５４によって白色光から青色光が分離され、さらにダイクロイックミラー５５によって緑色光と赤色光とに分離される。各色光のうち青色光は、反射ミラー５８とコンデンサレンズ５９を経て液晶ライトバルブ５６Ｂに入射し、光変調を受ける。また、緑色光はコンデンサレンズ６０を経て液晶ライトバルブ５６Ｇに入射し、光変調を受ける。さらに、赤色光は２枚のリレーレンズ６１、６２と２枚の反射ミラー６３、６４とで構成されたリレー光学系と、コンデンサレンズ６５を経て液晶ライトバルブ５６Ｒに入射し、光変調を受ける。尚、各液晶ライトバルブ５６Ｒ、５６Ｂ、５６Ｇの入射側には、入射側偏光板６６が配置され、出射側には出射側偏光板６７が配置され、各液晶ライトバルブ５６Ｒ、５６Ｂ、５６Ｇで光変調された偏光の偏光面が揃えられる。具体的には、一対の入射側偏光板６６及び出射側偏光板６７は、互いの透過軸が直交するように設定され、偏光方向が出射側偏光板６７の透過軸と平行な光のみが出射側偏光板６７を透過し、それ以外の光は吸収される。各出射側偏光板６７を透過した色光は、クロスダイクロイックプリズム６８によって合成され、投射レンズ６９によってスクリーン７０上に拡大投射される。
【０００４】
ここで、光源５０から発せられる光には紫外線が含まれており、この紫外線が各部の劣化を招く。特に、紫外線の照射によって液晶ライトバルブ５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂの特性が劣化すると、スクリーンに表示される映像に直接的な悪影響が及ぶ。そこで、液晶ライトバルブ５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂに至る光路上に紫外線遮蔽部材を配置して紫外線をカットすることが常套手段となっている。例えば、図７では、ダイクロイックミラー５４と反射ミラー５８との間に紫外線遮蔽部材７１が配置されている。尚、特許文献１には、波長が４００nm以下の紫外線を遮断する紫外線遮断フィルムを配置して紫外線をカットすることが記載されている。また、特許文献２には、ガラス基板に紫外線反射膜が蒸着されてなる紫外線遮蔽部材が記載されている
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開昭５９−９５１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的には波長が４００nm以下の光が紫外線とされるが、紫外線領域と可視光領域との境界は必ずしも一義的ではない。そこで、上記のような紫外線による特性劣化を回避するという観点からは、映像を表示するために必要な可視光域以下の波長光を広く紫外線と捉え、これをできるだけカットすることが望ましい。しかし、従来の紫外線遮蔽部材は、一般的に紫外線とされる波長４００nm以下の光をカットすることを意図して開発されており、上記要求を必ずしも満足する特性を具備していない。
【０００６】
本発明の目的は、一般的に紫外線とされる波長４００nm以下の光のみでなく、映像表示に支障のない範囲で、紫外線領域近傍の可視光をもカットし、紫外線による劣化を可能な限り抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の投射型表示装置は、光源から発せられ、光変調手段によって映像信号に従った光変調がなされた光を投射面に投射して映像を表示する投射型表示装置であって、光源から発せられた光の光路に、基板の両面または片面に紫外線吸収膜が成膜された紫外線遮蔽部材が挿入されている。或いは、光源から発せられた光の光路上に配置された光学素子の１つ以上に紫外線吸収膜が成膜されている。或いは、光源のカバーガラスに紫外線吸収膜が成膜されている。
【０００８】
光源から発せられた光を赤色光、緑色光、青色光の少なくとも３色の単色光に分離する分離手段を有する場合は、上記紫外線遮蔽部材または紫外線吸収膜が成膜された光学部品を分離手段によって分離された青色光の光路に挿入するのが望ましい。上記カバーガラスには、光源から発せられた光を収束または発散させるレンズ作用を持たせることもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明よれば、一般的に紫外線とされる波長４００nm以下の光のみでなく、映像表示に支障のない範囲で、紫外線領域近傍の可視光をもカットされる。従って、光変調手段その他の紫外線による劣化がより一層防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施形態１）
以下、本発明の投射型表示装置の実施形態の一例について図１を参照しながら詳細に説明する。図１は、本例の投射型表示装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【００１１】
本例の投射型表示装置は、光源１を備えており、光源１から出射された光は、２枚のインテグレーターレンズ４、５及び偏光変換素子６を経て集光レンズ（フィールドレンズ７）に入射する。光源１は、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀ランプ等の高圧放電ランプであり、その周囲には反射鏡（リフレクタ２）が配置されている。リフレクタ２は、光源１から四方八方に放射される光を集光させて、インテグレーターレンズ４に効率良く入射させる反射面を有する。例えば、回転楕円形状の反射面を有し、その第一焦点に置かれた光源１から放射される光を第二焦点に置かれたインテグレーターレンズ４に効率良く入射させる。さらに、リフレクタ２の開口部はカバーガラス３によって閉塞されており、万一光源１が暴爆した際にも他部分への影響が最小限に抑えられる。尚、２枚のインテグレーターレンズ４、５は、光源１から出射された光の輝度分布を均一化する役割を果たす。また、後段のインテグレーターレンズ５の出射面側に配置された偏光変換素子６は、フィールド７に入射する光に対して偏光分離と偏光変換を行ってＳ偏光またはＰ偏光のいずれかの直線偏光光とする。
【００１２】
フィールドレンズ７から出射した光は、ダイクロイックミラー８に入射する。ダイクロイックミラー８は、入射した光のうち、青色光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー８を透過した光は、ダイクロイックミラー９に入射する。ダイクロイックミラー９は、入射した光のうち、緑色光のみを反射し、その他の光を透過させる。以上によって、光源１から出射された光（白色光）が、赤色光、緑色光及び青色光の３つの単色光に色分離され、以降それぞれの色光ごと定められた光路を進行する。
【００１３】
ダイクロイックミラー８によって分離された青色光は、その光路上に配置されている紫外線遮蔽部材３１に入射する。この紫外線遮蔽部材３１は、ガラス基板の表裏両面又は片面に紫外線吸収膜が成膜されたものである。成膜材料には、一般的な液晶ライトバルブに使用される配向膜と同一の材料が使用されている。具体的には、カルボン酸クロム錯体、有機シランなどのような化学吸着剤や、レシチン、ステアリン酸、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルアミンハイドロクロライド、カーボン、ポリオキシエチレン、バーサミド１２５、ポリビニルアルコール、またはポリイミドなどのような物理吸着剤や、ヘキサメチルジシロキサン、パーフルオロジメチルシクロヘキサン、テトラフルオロエチレン、アセチレン、またはポリテトラフルオロエチレンなどが使用されている。
【００１４】
上記紫外線吸収膜の成膜方法に特に制限はないが、成膜材料に適した成膜方法を採用するのが望ましいことは勿論である。例えば、成膜材料がカルボン酸クロム錯体、有機シランなどのような化学吸着剤や、レシチン、ステアリン酸、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルアミンハイドロクロライド、カーボン、ポリオキシエチレン、バーサミド１２５、ポリビニルアルコール、またはポリイミドなどのような物理吸着剤の場合は、成膜材料の溶剤をガラス基板の成膜対象面に塗布した後に、加熱乾燥によって溶媒を除去する成膜方法が適している。また、成膜材料がヘキサメチルジシロキサン、パーフルオロジメチルシクロヘキサン、テトラフルオロエチレン、アセチレンの場合は、低分子量物質をプラズマ放電によってガラス基板の成膜対象面に重合付着させる方法（プラズマ重合）が適している。また、成膜材料がポリテトラフルオロエチレンの場合は、高電界の作用によって成膜材料をガラス基板の成膜対象面に付着させる方法（スパッタリング）が適している。
【００１５】
図１に示す紫外線遮蔽部材３１の紫外線吸収率を図２に示す。図２より、紫外線領域のみでなく、紫外線領域近傍の可視光が吸収されている一方で、映像形成に必要な可視光は吸収されていないことがわかる。
【００１６】
図３に示すように、本例の投射型表示装置の筐体底面３５には、上記構成を有する紫外線遮蔽部材３１を抜き差し可能な差込み穴３６が開口されており、この差込み穴３６に紫外線遮蔽部材３１を図示されている向きで差し込むと、該紫外線遮蔽部材３１が図１に示す位置に配置される。すなわち、青色光の光路上であって、ダイクロイックミラー８と反射ミラー１０との間に挿入される。尚、図３に示すように、紫外線遮蔽部材３１の短辺には、長手方向両端に通孔３７が開口されたフランジ３８が一体的に設けられおり、この通孔３７に通した不図示の螺子を差込み孔３６の周縁に形成されている不図示の螺子孔にねじ込むことによって、差込み穴３６に差し込まれた紫外線遮蔽部材３１を固定可能としてある。但し、紫外線遮蔽部材３１を交換可能とするための構造は、上記構造に限られるものではない。また、紫外線遮蔽部材３１は必ずしも交換可能でなくてもよい。
【００１７】
再び図１を参照すると、紫外線遮蔽部材３１を透過した青色光は、反射ミラー１０によって反射されてコンデンサレンズ１３Ｂに入射し、液晶ライトバルブ１５Ｂに照射される。ここで、液晶ライトバルブ１５Ｂの入射側には、入射側偏光板１４Ｂが配置され、出射側には出射側偏光板１６Ｂが配置されている。一対の入射側偏光板１４Ｂ及び出射側偏光板１６Ｂは、互いの透過軸が直交するように設定されており、偏光方向が出射側偏光板１６Ｂの透過軸と平行な光のみが該出射側偏光板１６Ｂを透過し、それ以外の光は吸収される。すなわち、入射側偏光板１４Ｂ及び出射側偏光板１６Ｂによって、光変調された偏光の偏光面が揃えられる。
【００１８】
一方、ダイクロイックミラー９によって分離された緑色光は、その光路上に配置されているコンデンサレンズ１３Ｇを経て、液晶ライトバルブ１５Ｇに照射される。この液晶ライトバルブ１５Ｇの入射側及び出射側にも、一対の入射側偏光板１４Ｇ及び出射側偏光板１６Ｇが配置されている。これら入射側偏光板１４Ｇ及び出射側偏光板１６Ｇも入射側偏光板１４Ｂ及び出射側偏光板１６Ｂと同様の作用を有する。
【００１９】
また、ダイクロイックミラー９によって分離された赤色光は、その光路上に配置されているリレー光学系及びコンデンサレンズ１３Ｒを経て、液晶ライトバルブ１５Ｒに照射される。この液晶ライトバルブ１５Ｒの入射側及び出射側にも、一対の入射側偏光板１４Ｒ及び出射側偏光板１６Ｒが配置されている。これら入射側偏光板１４Ｒ及び出射側偏光板１６Ｒも入射側偏光板１４Ｂ及び出射側偏光板１６Ｂと同様の作用を有する。また、リレー光学系は、２枚のリレーレンズ１７、１８及び反射ミラー１１、１２から構成されており、ダイクロイックミラー９を透過した赤色光を折り返して（偏向させて）コンデンサレンズ１３Ｒに入射させる。
【００２０】
以上のようにして、それぞれの液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂに照射された色光は、各液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂによって映像信号に応じた光変調を受け、偏光面が揃えられた上でクロスダイクロイックプリズム１９によって合成される。クロスダイクロイックプリズム１９によって合成された色光は、最終的に投射レンズ２０によってスクリーン２１に向けて投射される。
【００２１】
（実施形態２）
以下、本発明の投射型表示装置の実施形態の他例について図４を参照しながら詳細に説明する。本例の投射型表示装置の基本構成は、実施形態１の投射型表示装置と共通である。そこで、実施形態１の投射型表示装置と同一の構成については、図４中に同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２２】
図４から明らかなように、本例の投射型表示装置では、図１に示す紫外線遮蔽部材３１が配置されていた位置には何らの部材も配置されていない。その代わり、凸面に紫外線吸収膜が成膜された集光レンズ（フィールドレンズ３２）が、光源１から出射された光の光路上であって、偏光変換素子６とダイクロイックミラー８との間に配置されている。すなわち、本例の投射型表示装置では、フィールドレンズ３２が紫外線遮蔽部材に該当する。このフィールドレンズ３２の配置位置は、実施形態１の投射型表示装置においてフィールドレンズ７が配置されていた位置であり、フィールドレンズ３２はフィールドレンズ７と同様のレンズ作用も有する。
【００２３】
また、フィールドレンズ３２は、図３に示す紫外線遮蔽部材３１と同様に、筐体底面に形成された差込み穴に抜き差し可能であり、差込み穴に差し込まれると、図４に示す位置に配置される。
【００２４】
尚、本例の投射型表示装置では、フィールドレンズ３２の凸面（入射面）にのみ紫外線吸収膜が成膜されているが、出射面に紫外線吸収膜が成膜されていてもよく、入射面及び出射面の両面に紫外線吸収膜が成膜されていてもよい。
【００２５】
（実施形態３）
以下、本発明の投射型表示装置の実施形態の他例について図５を参照しながら詳細に説明する。本例の投射型表示装置の基本構成は、実施形態１の投射型表示装置と共通である。そこで、実施形態１の投射型表示装置と同一の構成については、図５中に同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２６】
図５から明らかなように、本例の投射型表示装置では、図１に示す紫外線遮蔽部材３１に相当する部材は設けられていない。その代わり、入射面に紫外線吸収膜が成膜されたインテグレーターレンズ３３が、光源１から出射された光の光路上であって、光源１と後段のインテグレーターレンズ５との間に配置されている。すなわち、本例の投射型表示装置では、インテグレーターレンズ３３が紫外線遮蔽部材に該当する。もっとも、インテグレーターレンズ３３の配置位置は、実施形態１の投射型表示装置においてインテグレーターレンズ４が配置されていた位置であり、インテグレーターレンズ３３はインテグレーターレンズ４と同様のレンズ作用も有する。
【００２７】
また、インテグレーターレンズ３３は、図３に示す紫外線遮蔽部材３１と同様に、筐体底面に形成された差込み穴に抜き差し可能であり、差込み穴に差し込まれると、図５に示す位置に配置される。
【００２８】
尚、本例の投射型表示装置では、インテグレーターレンズ３３の入射面にのみ紫外線吸収膜が成膜されているが、出射面に紫外線吸収膜が成膜されていてもよく、入射面及び出射面の両面に紫外線吸収膜が成膜されていてもよい。
【００２９】
（実施形態４）
以下、本発明の投射型表示装置の実施形態の他例について図６を参照しながら詳細に説明する。本例の投射型表示装置の基本構成は、実施形態１の投射型表示装置と共通である。そこで、実施形態１の投射型表示装置と同一の構成については、図６中に同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３０】
図６から明らかなように、本例の投射型表示装置では、図１に示す紫外線遮蔽部材３１に相当する部材は設けられていない。その代わり、カバーガラス３４の表面に紫外線吸収膜が成膜されている。すなわち、本例の投射型表示装置では、カバーガラス３４が紫外線遮蔽部材に該当する。もっとも、図６に示すカバーガラス３４と図１に示すカバーガラス３は、紫外線吸収膜の有無以外に相違点はなく、いずれも光源１から出射された光の光路上に存在しており、万一光源１が暴爆した際に他部分への影響を最小限に止める役割を果たす点において共通している。
【００３１】
本例の投射型表示装置では、カバーガラス３４の全面に紫外線吸収膜が成膜されているが、表面又は裏面の一方にのみ紫外線吸収膜が成膜されていてもよい。また、カバーガラスの表面又は裏面の一方を平坦面、他方を凹面或いは凸面として、レンズ作用を付与することもできる。ここでは、インテグレーターレンズ４と対向する面を「表面」と称し、光源１と対向する面を「裏面」と称している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の投射型表示装置の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図２】紫外線吸収膜の紫外線吸収特性を示す図である。
【図３】図１に示す投射型表示装置の下方斜視図である。
【図４】本発明の投射型表示装置の実施形態の他例を示すブロック図である。
【図５】本発明の投射型表示装置の実施形態の他例を示すブロック図である。
【図６】本発明の投射型表示装置の実施形態の他例を示すブロック図である。
【図７】従来の投射型表示装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  光源
２  リフレクタ
３、３４  カバーガラス
４、５、３３  インテグレーターレンズ
６  偏光変換素子
７、３２  フィールドレンズ
８、９  ダイクロイックミラー
１０、１１、１２  反射ミラー
１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ  コンデンサレンズ
１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ  入射側偏光板
１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ  液晶ライトバルブ
１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ  出射側偏光板
１７、１８  リレーレンズ
１９  クロスダイクロイックプリズム
２０  投射レンズ
２１  スクリーン
３１  紫外線遮蔽部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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