(57)【要約】【課題】ライトバルブ手段に入射する、正規の光以外の角度や広がりをもった不要光を、投射部へ送ることなく阻止し、高画質の映像表示装置を提供する。【解決手段】液晶プロジェクタにおいて、ライトバルブ手段を支持するホルダ部を、反射率が２０％以下の黒色高分子材料とし、不要光がホルダ部にあたった場合にも、ホルダ部にてその殆どを吸収して先に送ることなく、投射する映像の画質劣化を防止する。【選択図】  図６
2005017550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明手段と、該照明手段からの照明光を複数の色成分へ分光する分光手段と、分光した複数の色成分毎に各色光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段からの光を合成する合成手段と、合成後の変調光を投射表示する投射手段と、前記ライトバルブ手段と前記合成手段とを固定する支持部材とを有し、
前記支持部材は、光学波長４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲で、反射率２０％以下の材料を用いて構成されることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
照明手段と、該照明手段からの照明光を複数の色成分へ分光する分光手段と、分光した複数の色成分毎に各色光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段からの光を合成する合成手段と、合成後の変調光を投射表示する投射手段と、前記ライトバルブ手段と前記合成手段とを固定する支持部材とを有し、
各色成分毎の前記支持部材は、少なくとも対応する各色成分の範囲で、反射率２０％以下の材料を用いて構成されることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項３】
照明手段と、該照明手段からの照明光を複数の色成分へ分光する分光手段と、分光した複数の色成分毎に各色光を変調する複数のライトバルブ手段と、該複数のライトバルブ手段からの光を合成する合成手段と、合成後の変調光を投射表示する投射手段と、前記ライトバルブ手段を支承する支持部材とを有し、
前記支持部材は、光学波長４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲で、反射率２０％以下の材料を用いて構成されることを特徴とする投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルなどのライトバルブ手段を使用して、スクリーン上に映像を投影する表示装置に係わり、特に、液晶プロジェクタ装置、背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電球などの光源からの光を、液晶パネルなどのライトバルブ手段で映像信号に応じて画素毎の濃淡を変える光強度変調を行って、光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに映像として拡大投射する液晶プロジェクタ，背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置が知られている。
【０００３】
最近の投射型映像表示装置においては、光源からの光を光分離手段で複数色（例えば３色）に分光した光をそれぞれの色を担当するライトバルブ手段（以下では便宜上ライトバルブ手段が液晶パネルであるとして説明する）で変調した後に、合成プリズムにて複数色成分の光を合成し、投射レンズにてスクリーンなどへと投射して映像として表示する。
【０００４】
この時、画質を向上させるため、パネル周りの不要光が、画面上に映り込むのを低減する従来技術としては、例えば下記特許文献１には、ライトバルブ手段である液晶パネルの入射側に遮光板が設けてあり、余分な光を取り除いて、液晶パネルに入射する光に不要光を入れないようにして画質を向上させることがかいじされている。下記特許文献２には、ライトバルブ手段である液晶パネルの入射側と出射側の２箇所に遮光板が設けてあり、入出射の両方で不要光を取り除いて、画質を向上することが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−４３４４２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９６６９４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、ライトバルブ手段として液晶パネルを用いた投射型映像表示装置などの製造工程で、合成プリズム周りの液晶パネルの取付けにおいては、液晶パネルの姿勢・位置調整を行い、投射される映像において３色成分の映像が一致していることを確認する、いわゆるコンバージェンス調整を行っている。そして、コンバージェンス調整後に各液晶パネルの位置で合成プリズムに対して接着などにより固定する固着作業を行っている。
【０００７】
具体的な合成プリズムに対して液晶パネルの固定方法としては、合成プリズムと液晶パネルとの間に支持部材をもうけ、互いの位置関係を維持する構成としているものが多い。
【０００８】
従来、この種の支持部材としては、金属の板金製の部材を用いられることが多く、液晶パネルに入射する本来の光以外の漏れ光（以下、不要光という）が、支持部材にあたり、その光が反射して最終的に画面に映り込んで、黒表示時に画面全体が微少ではあるが輝度が上がりコントラスト性能が低下したり、画面の一部分が明るくなるなど、画質性能の低下をきたすことがあった。
【０００９】
上記特許文献１においては、液晶パネルを支持する支持部材にあたる不要光については、特に考慮されておらず、依然として液晶パネルの出射側以降の光路内に不要光が含まれることがある点、従来十分に認識されていなかった。
【００１０】
上記特許文献２においても、液晶パネルを支持する支持部材にあたる不要光については、特に考慮されておらず、依然として液晶パネルの出射側以降の光路内に不要光が含まれることがある点、従来十分に認識されていなかった。
【００１１】
本発明は、上記した従来技術における課題事項を鑑みて成されたもので、その目的は、上記課題を解決し、液晶パネルを支持している支持部材における不要光の反射を減らすことにより、投射する映像に漏れこむ不要光を減少させ、高画質の映像を表示できる投射型映像表示装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段としては、本発明においては、液晶パネルとプリズムとの間に設ける支持部材に、可視光範囲で光を吸収する材料を使用した構成とした。そして、材料自体を光吸収材とすることにより、塗装や鍍金などの複雑な工程を経ずに不要光を取り除く手段として構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、全図において、共通な機能を有する構成要素には同一符号を付して示し、また、煩雑さを避けるために、一度述べたものについてはその繰り返した説明を省略する。
【００１４】
図１から図６は、本発明による、第１の一実施形態の説明図である。図１から順に説明する。
【００１５】
図１は、本発明による第１の一実施形態である投射型映像表示装置１の概観を示す斜視図で、図１（ａ）は投射型映像表示装置１の正面側、図１（ｂ）は投射型映像表示装置１の背面側を示す。
【００１６】
図１において、本発明による投射型映像表示装置１は、図１（ａ）のように、吸排気口２が投射レンズ１０と同じ方向すなわち正面側に面しており、図１（ｂ）に示すように、吸排気口３は背面側に設けてある。その他、操作ボタン５、パネル吸気口４などが装置１外部に面して配置されている。
【００１７】
投射型映像表示装置１は、操作ボタン５により装置外部から操作して、動作させる。動作時には、投射レンズ１０より図示していないスクリーンなどに映像を投射して表示する。
【００１８】
図２は、図１に示した本発明による第１の一実施形態の投射型映像表示装置１の内部構成を示す斜視図である。
【００１９】
図２において、投射型映像表示装置１の内部には、光学エンジン部３００が設けてある。光学エンジン部３００には、照明手段１００が設けてある。光学エンジン部３００では、この照明手段１００からの光を光分離手段（図示せず）で３色に分光し、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）で変調し、変調後の光をプリズム（図示せず）で合成している。そして、最終的に投射手段である投射レンズ１０で装置外部のスクリーン（図示せず）などに投射して映像として表示する。光学エンジン部３００に設けられたプリズムユニット３１０は、プリズムの３面に各色光に対応する液晶パネルを装着したもの（詳細は後述する）で、投射レンズ１０はプリズムユニット３１０に取付けられている。
【００２０】
図３は、図１に示した本発明による第１の一実施形態の投射型映像表示装置内部１の光学エンジン部３００の説明図である。
【００２１】
図３において、光学エンジン部３００は、照明手段１００、光分離手段（図示せず）、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）、光合成手段であるプリズム（図示せず）、および投射手段の投射レンズ１０などにより構成されている。そして、プリズムユニット３１０は液晶パネル（図示せず）、プリズム（図示せず）及び投射レンズ１０を含んだ構成となっている。
【００２２】
図４は、図１に示した本発明による第１の一実施形態の投射型映像表示装置１のプリズムユニット３１０の詳細構成を示す。
【００２３】
図４において、ライトバルブ手段としての液晶パネル３２０が、ライトバルブホルダ３３０に取付けられ、プリズム（図示せず）を介してプリズムホルダ３８０に支持される構成となっている。プリズムホルダ３８０の出射側には、投射レンズ１０が取付けられている。
【００２４】
プリズムユニット３１０の構成は、プリズムホルダ３８０にプリズム（図示せず）が取付けられ、プリズムを取り囲むようにライトバルブホルダ３３０，ライトバルブホルダ３４０，ライトバルブホルダ３６０が取付けられている。ライトバルブホルダ３３０には液晶パネル３２０が、ライトバルブホルダ３４０には液晶パネル３５０が、ライトバルブホルダ３６０には液晶パネル３７０がそれぞれ取付けられている。
【００２５】
投射型映像表示装置の動作時には、それぞれの液晶パネルには、分光した各成分の光、例えば赤成分（例えば波長６００〜７００ｎｍ）、緑成分（例えば波長５００〜６００ｎｍ）、青成分（例えば波長４００〜５００ｎｍ）などの光成分毎の光を入射する。入射された光を、各液晶パネル３２０，３５０，３７０で変調し、プリズムで合成し、投射レンズ１０で装置外部へ投射出力する。
【００２６】
図５は、図１に示した本発明による第１の一実施形態の投射型映像表示装置１のプリズムの周りの各液晶パネルの取付け状況を示す。
【００２７】
図５（ａ）では、３色成分の液晶パネルが取り付いた状態、図５（ｂ）では図５（ａ）中理解を容易とするために１色成分の液晶パネルのみが取り付いた状態をそれぞれ示している。
【００２８】
図５において、プリズム６００の周囲に各色成分を担当する液晶パネルが取付けられている。プリズム６００の上面６１０と下面６２０にライトバルブホルダ３３０、ライトバルブホルダ３４０、ライトバルブホルダ３６０がそれぞれ取付けられている。これらのライトバルブホルダにライトバルブ手段である液晶パネル３２０、液晶パネル３５０、液晶パネル３７０がそれぞれ取付けられている。
【００２９】
ここで、液晶パネルで画像を表示する仕組みを説明する。液晶パネル３２０に入射する光は、あらかじめ図示しない偏光変換手段により偏光方向がそろった光（例えばＳ偏光）となっている。液晶パネル３２０で、設定した画素に対応する液晶部分では、偏光方向を回転する／しないの制御を行って、入射光の変調を行う。そして、偏光方向を回転した画素に対応する部分からの光は入射の例えばＳ偏光に対してＰ偏光などに回転し、出射する。ここで、偏光板４１０の透過方向に設定してある偏光方向と先ほどの回転した画素部分の光の偏光方向であるＰ偏光が一致する配置になっており、液晶パネル３２０で偏光を回転した画素部分の光は偏光板４１０を透過する。液晶パネル３２０から出る、回転していないＳ偏光の成分は、偏光板４１０に吸収される。
【００３０】
３色成分の各液晶パネルから出射された光は、プリズム６００にて合成される。３色成分の合成は、プリズム６００内部のクロスダイクロイックミラー面（図示せず）により実現される。例えば、Ｐ偏光の緑色光が、液晶パネル３２０から出力されて、プリズム６００では透過して、直進する構成。また、例えば、Ｓ偏光の赤色光と青色光が、液晶パネル３５０及び液晶パネル３７０から出力されて、プリズム６００内ではそれぞれ図示しないクロスダイクロイックミラー面で直角に反射して、投射レンズ１０方向に進む。このようにして、３色成分のそれぞれを担当する液晶パネルからの映像を、プリズム６００が合成することができる。
【００３１】
このようにして、偏光板と液晶パネルとの組み合わせにより、液晶パネルの画素毎のオン／オフの制御動作が実現され、さらに、この画素毎の制御を組み合わせて１枚の光学像である画像として表示することが可能となる。
【００３２】
３色成分の光は、光学分離系において、波長毎に分離し、それぞれの液晶パネル部へ送られるが、このときにミラーやレンズを介してそれぞれの波長範囲の色成分の光を液晶パネル部へ供給している。ミラーやレンズなどの光学部品を介して供給するため、光の進行途中で、光学部品の有効範囲外の部分を透過するいわゆる不要光が発生し、最終的に液晶パネルで使用する範囲や角度以外の光が液晶パネル部へ送り込まれることになる。不要光の一部は、本来の光軸とは異なる角度で液晶パネルに入射するため、そのまま進めばプリズムには達しないため問題となることは少ない。しかしながら、この不要光が液晶パネルとプリズムの間にある部品であるライトバルブホルダなどに反射して、本来の正規の角度になってプリズムに進むことがある。このような場合には、投射する映像内に不要光が入り込み、映像全体の輝度が上がることによるコントラスト性能の低下や、映像の一部分の輝度が上がることによる画質性能の低下を発生することになる。
【００３３】
したがって、不要光の映り込みによるコントラスト性能の低下や画質性能の低下を防ぐためには、ライトバルブホルダにあたった不要光が反射してプリズムに入射しないようにすれば良く、本発明による第１の一実施形態においては、ライトバルブホルダ３３０，３４０，３６０は、例えばポリカーボネート製で色は黒色とし、光の反射率は、可視光範囲（例えば４００ｎｍから７００ｎｍの範囲）で２０％以下とした。よって、ライトバルブホルダにあたる不要光はほとんどが吸収される。
【００３４】
図６は、本発明による第１の一実施形態におけるプリズム及び液晶パネルの取付け状態の断面図である。図６ではその取付け状態をプリズム６００と液晶パネル３２０の取付け状態を用いて代表的に示している。他の液晶パネルについても同様に取付けられているのはいうまでもない。
【００３５】
ライトバルブホルダ３３０とプリズム６００との固定は、接着剤７００により固定されている。
【００３６】
液晶パネル３２０に入射する光は、光軸２１０にそって、矢印２２０の方向に進む。そして、液晶パネル３２０で変調された後に、偏光板４１０を通り、プリズム６００へと進む。
【００３７】
このとき、液晶パネル３２０から出射した一部不要光がライトバルブホルダ３３０の一部にあたるが、ライトバルブホルダ３３０は、光の反射率が２０％以下であるため、ライトバルブホルダ３００にあたった不要光はほとんど吸収されて、プリズム６００へ入射する不要光は激減する。
【００３８】
図５で説明したように、この１色成分の構成が３つあり、それぞれの液晶パネル部分で変調された光がプリズム６００に進み、合成される。このときに、それぞれの色成分の不要光に関しても、それぞれのライトバルブホルダにあたった部分に関してはほとんど吸収されて、プリズム６００へ入射する不要光は激減する。
【００３９】
以上、本発明による第１の一実施形態によると、ライトバルブホルダにあたる不要光を吸収して、プリズムに入射する不要光を減らすことにより、高品位な映像を表示可能な投射型映像表示装置を提供可能となる。
【００４０】
また、本発明による第１の一実施形態の説明においては、ライトバルブホルダ３３０の反射率は、可視光範囲（例えば波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲）で２０％以下として説明したが、各色成分の波長範囲の液晶パネルに対応したライトバルブホルダの反射率が２０％以下であれば同等の効果を得ることができる。すなわち、緑色成分（例えば波長５００ｎｍから６００ｎｍ）を担当する液晶パネル３２０に対応するライトバルブホルダ３３０は、波長５００ｎｍから６００ｎｍの範囲で２０％以下の反射率であれば良い。同様に、赤色成分（例えば波長６００ｎｍから７００ｎｍ）を担当する液晶パネル３５０に対応するライトバルブホルダ３４０は、波長６００ｎｍから７００ｎｍの範囲で２０％以下の反射率であれば良い。さらに、青色成分（例えば波長４００ｎｍから５００ｎｍ）を担当する液晶パネル３７０に対応するライトバルブホルダ３６０は、波長４００ｎｍから５００ｎｍの範囲で２０％以下の反射率であれば良い。
【００４１】
また、上記したようにライトバルブホルダの材料自体を光吸収材とすることにより、塗装や鍍金などの複雑な工程を経ずに不要光を減少させる事が出来るため、コストアップする事はない。
【００４２】
図７は、本発明による第２の一実施形態を示す説明図である。本実施形態では、ライトバルブ手段として第１の実施形態で用いた透過型液晶パネルに替えて、反射型液晶パネルを使用した実施形態である。
【００４３】
ＰＢＳプリズム６００’の光入出射面以外の面でライトバルブホルダ３３０が接着剤７００により取付けられており、さらにライトバルブホルダ３３０には、λ／４位相差板４１０’及び反射型液晶パネル９００が取り付けられ、溶着部９２０により固定されている。また、反射型液晶パネル９００背面には、放熱板９１０が装着されている。ライトバルブホルダ３３０は、第１の一実施形態と同様にポリカーボネート材などの高分子材料でできており、可視光範囲（例えば波長４００ｎｍから７００ｎｍ）で、反射率が２０％以下となっている。
【００４４】
このように、反射型液晶パネルの構成においても、ライトバルブホルダにあたる不要光を吸収して、プリズム６００に入射する不要光を減らして、投射される映像の画質低下を防止することが可能となる。
【００４５】
また、第１の一実施形態で述べたように、各色成分の波長範囲の液晶パネルに対応したライトバルブホルダの反射率が２０％以下であれば同等の効果を得ることができる。
【００４６】
さらには、第１の一実施形態の投射型映像装置と同様に、ライトバルブホルダの材料自体を光吸収材とすることにより、塗装や鍍金などの複雑な工程を経ずに不要光を減少させる事が出来るため、コストアップする事はない。
【００４７】
上記した実施形態の説明においては、ライトバルブ手段として、透過型液晶パネルまたは反射型液晶パネルの例で説明したが、他のライトバルブ手段、例えば微小鏡回転方式などの手段を用いても同様に構成でき、同等の効果が得られることは言うまでも無い。
【００４８】
また、プリズム構成は、ＰＢＳプリズムや３色成分を合成するクロスダイクロイックプリズムの構成で説明したが、他のプリズム構成、例えば三角プリズム（全反射プリズム）による合成システムや２色成分の合成システムであっても、同様に構成でき、同等の効果が得られることは言うまでも無い。
【００４９】
さらに、以上述べた実施形態の説明では、ライトバルブホルダの材料をポリカーボネート製のもので説明したが、これに限定されるものではなく、他の素材例えばＡＢＳ樹脂とするなどの、可視光範囲（例えば４００ｎｍから７００ｎｍの範囲）で反射率２０％以下の材料であれば同等の効果が得られることは言うまでも無い。ここで、ライトバルブホルダの材料の反射率を２０％以下としたが、この反射率は低ければ低いほど画質性能が良くなることは明らかであるが、反射率が２０％以下であれば画質性能への影響はほとんどない。
【００５０】
また、上記第１、第２の一実施形態では、投射型映像装置の外部のスクリーンに投射する液晶プロジェクタとして説明したが、投射型映像装置の前面に配置されたスクリーンに背面より映像を投射する背面投射型ディスプレイ装置においても、同様に映像の画質低下を防止できることは言うまでもない。
【００５１】
以上のように、本発明によれば、投射型映像表示装置において、プリズムとライトバルブ間の支持部材に可視光を吸収する材料を用いることにより、支持部材にあたる不要光を吸収し、結果として投射される映像に漏れこむ不要光を減らすことが可能となる。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、高品位な画質の投射型映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る投射型映像表示装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る投射型映像表示装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る投射型映像表示装置内部の光学エンジン部の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る投射型映像表示装置の投射レンズプリズムユニットの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る投射型映像表示装置のプリズムと液晶パネル部の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る投射型映像表示装置のプリズムと液晶パネル部の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る投射型映像表示装置のプリズムと液晶パネル部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…投射型映像表示装置、２、３…吸排気口、４…パネル吸気口、５…操作ボタン、１０…投射レンズ、１００…照明手段、２１０…光軸、２２０…矢印、３００…光学エンジン部、３１０…プリズムユニット、３２０、３５０、３７０…液晶パネル、３４０、３６０…ライトバルブホルダ、６００…プリズム、６１０…上面、６２０…下面、６３０…入射面、７００…接着剤、９００…反射型液晶パネル、９１０…放熱板、９２０…溶着部。
【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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