(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を複数色の光束に分離する分離光学手段と、これらの分離された各光束を変調する液晶表示素子と、該液晶表示素子によって変調された前記各光束を合成する合成手段と、該合成手段によって合成された映像光を投影する投射レンズを有する液晶プロジェクターにおける前記液晶表示素子の取付け構造であって、
前記液晶表示素子が、第１の固定部材に取り付けられ、第２の固定部材が、前記各光束を合成する手段に取り付けられ、前記第１の固定部材の４角の穴部に、第２の固定部材の突出した軸部が貫通し、上記穴部と軸部によって構成された空間に、第１の固着材料が塗布され、第１の固定部材と第２の固定部材が固着される第１の固着手段と、前記第１の固定部材の前記液晶表示素子の上下に、前記第２の固定部材の上下に設けられた固着部と所定の間隔をもった固着部が設けられ、該第１の固定部材の固着部と該第２の固定部材の固着部に第２の固着材料を用いて該第１の固定部材と該第２の固定部材の固着を行う第２の固着手段を構成されたことを特徴とする液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造。
【請求項２】
前記第１の固定部材と前記第２の固定部材の第１の固着材料が塗布される第１の固着手段が、液晶表示素子の近傍の４角４ヶ所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造。
【請求項３】
前記第１の固定部材と前記第２の固定部材の第２の固着材料が塗布される第２の固着手段が、液晶表示素子の近傍の上下に複数ヶ所づつ設けられ、その中の１ヶ所づつを選択し第２の固着材料を塗布し固着することを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造。
【請求項４】
前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との間に設けられた所定の間隔を、液晶表示素子を取り付けるときに必要とする上下方向の調整範囲の２倍程度としたことを特徴とする液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造。
【請求項５】
光源を複数色の光束に分離する分離光学手段と、これらの分離された各光束を変調する液晶表示素子と、該液晶表示素子によって変調された前記各光束を合成する合成手段と、該合成手段によって合成された映像光を投影する投射レンズを有する液晶プロジェクターにおける前記液晶表示素子の取付け構造であって、
前記液晶表示素子を、アライメント調整して固着する第１の固着材料はＵＶ接着剤であり、該ＵＶ接着剤を前記第１の固定部材と前記第２の固定部材によって構成された穴部と軸部の空間に充填しＵＶ照射を行い固化させ、仮固定した後に、前記第１の固定部材の前記液晶表示素子の上下に、前記第２の固定部材の上下に設けられた固着部と所定の間隔にハンダを充填し本固定することを特徴とする液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造および取付け方法に関し、特に、アライメント調整後における経時変化の発生をなくし、液晶表示素子サイズの小型化・高精細化に伴う高精度な調整が可能な液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造および方法の実現を目指すものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源を赤・青・緑光に分離する光学手段と、前記各光を変調する液晶表示素子及び駆動手段と、前記により変調された赤・青・緑を合成する合成手段と合成された映像を投影する投射レンズを有する液晶プロジェクターにおいて、このような液晶表示素子を各色光の合成手段にアライメント調整等を行うに際して、複雑なメカニカル機構によって行なわれてきた。一方、最近では、液晶表示素子サイズの小型化・高精細化に伴い、高精度な固着方式が主流になりつつあり、固着には、接着剤による方式とハンダによる固着方式が一般的となっている。このような接着剤による方式の従来例として、特開平１０−０１０９９４号公報に開示されているような液晶表示素子と各色光の合成手段とのアライメント調整後に接着を行なう方式や、特開２００１−１００１８５号公報による方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−０１０９９４号公報に記載の方式のようにアライメント調整後に接着を行なう方式では、経時変化が発生するため、品質の維持が困難であり、液晶表示素子サイズの小型化・高精細化に伴う高精度な調整を行う際の固着方式として採用するには問題がある。また、この方式はこれ以外にもライトバルブの位置を調整するための調整部材を必要としており、部品点数が多くなり、精度的にも誤差が累積され、調整代が大きくなるという等の問題を有している。また、特開２００１−１００１８５号公報に記載の方式では、ハンダでの固着の固着位置、寸法が明示されていなく、ハンダでの固着の位置、寸法によってもアライメント調整後における経時変化の発生が起きてしまう。そこで、本発明は、上記従来のものにおける課題を解決し、液晶表示素子と各色光の合成手段とのアライメント調整後における経時変化の発生をなくし、液晶表示素子サイズの小型化・高精細化に伴う高精度な調整が可能な液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造および取付け方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付け構造および取付け方法を、つぎの（１）〜（９）のように構成したことを特徴とするものである。
【０００５】
（１）本発明は、光源を複数色の光束に分離する分離光学手段と、これらの分離された各光束を変調する液晶表示素子と、該液晶表示素子によって変調された前記各光束を合成する合成手段と、該合成手段によって合成された映像光を投影する投射レンズを有する液晶プロジェクターにおける前記液晶表示素子の取付け構造であって、第１の固定部材に液晶表示素子を固着し、第２の固定部材を光束を合成する合成手段に固着し、第１の固定部材と第２の固定部材を、第１の固定部材に設けられた穴と第２の固定部材に設けられた軸とによって構成される空間に第１の固着材料を充填し固化によって固着し、第１の固定部材と第２の固定部材で構成された所定の間隔に第２の固着材料を充填し固化させることを特徴としている。
【０００６】
（２）本発明は、、第１の固定部材と第２の固定部材を、第１の固定部材に設けられた穴と第２の固定部材に設けられた軸とによって構成される空間が、前記液晶表示素子の４角の４ヶ所に設けられていることを特徴としている。
【０００７】
（３）本発明は、第１の固定部材と前記第２の固定部材の第２の固着材料が塗布される第２の固着手段が、前記液晶表示素子の上下に複数ヶ所づつ設けられ、その中の１ヶ所づつを選択し第２の固着材料を塗布し固着することを特徴としている。
【０００８】
（４）本発明は、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との間に設けられた所定の間隔を、液晶表示素子を取り付けるときに必要とする上下方向の調整範囲の２倍程度としたことを特徴としている。
【０００９】
（５）本発明は、光源を複数色の光束に分離する分離光学手段と、これらの分離された各光束を変調する液晶表示素子と、該液晶表示素子によって変調された前記各光束を合成する合成手段と、該合成手段によって合成された映像光を投影する投射レンズを有する液晶プロジェクターにおける前記液晶表示素子の取付け構造であって、前記液晶表示素子を、アライメント調整した後、固着する第１の固着材料はＵＶ接着剤で、該ＵＶ接着剤を前記第１の固定部材と前記第２の固定部材によって構成された穴部と軸部の空間に充填しＵＶ照射を行い仮固定した後に、前記第１の固定部材の前記液晶表示素子の上下に、前記第２の固定部材の上下に設けられた固着部と所定の間隔にハンダを充填し本固定することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記構成によって前述した本発明の課題を達成することができるものであるが、より具体的には、例えば、つぎにのような実施の形態によって実施することが可能である。本発明の実施の形態においては、その構成として、白色光を発光する手段、白色光をＲ・Ｇ・Ｂ光に分離する分離光学手段と、液晶パネル透過し分離したＲ・Ｇ・Ｂ光を合成する合成手段と、合成された映像光を投影する投射レンズを有する液晶プロジェクターにおいて、分離光学手段と投射レンズユニットを１つの構造体に構成し、以下に述べるＲ・Ｇ・Ｂの液晶表示素子を合成手段に固着したユニット（以下プリズムユニット）を構造体に取り付ける構造とする。
【００１１】
プリズムユニットは、基盤部材の上に、Ｒ・Ｇ・Ｂ光を合成する合成手段を配し、該合成手段に第２の固定部材をＲ・Ｇ・Ｂ各面に直接貼り付けた構造とし、該合成手段は基盤部材に接着され、それを構造体に固定する。また、各光を変調する各液晶表示素子を第１の固定部材に固定し、これら第１の固定部材あるいは第２の固定部材の少なくとも一方に、第１の固着材料を塗布する突起部を複数有し、さらにこれら第１の固定部材と第２の固定部材に第２の固着材料を上下２ヶ所配置して構成する。
【００１２】
第１の固定部材と第２の固定部材は、アライメント調整のためにクリアランスを持って構成されているこのクリアランス量は、液晶表示素子を取り付けるときに必要とする上下左右方向の調整範囲の２倍程度を有している。これらの構成によって、液晶プロジェクターのアライメント調整に際して、ＵＶ仮止めを行なった後にハンダ固着による本固着することができ、液晶表示素子サイズの小型化・高精細化に伴なう高精度な固着が可能となる。また、本発明によれば、部品点数を最小限に抑えることができ、光軸スペース・調整機構相互間のスペースを削減することが可能となり、光学系の主要部のサイズをおさえた小型化した光学ユニット構成にすることができる。
【００１３】
以下に、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態の構成を示す平面図であり、図２は図１の中に構成されているＲ・Ｇ・Ｂ光を合成するプリズム部の構成斜視図である。
【００１４】
一般的な液晶プロジェクターの内部に構成されている照明光学系、合成光学系及び投射光学系を説明する。
【００１５】
ランプバーナー１はランプハウジング２の内部に挿入され、不図示の電気回路によって点灯する。ランプハウジング２の曲面は、ランプハウジング２前面からの光線が略平行光束になるように設定されている。
【００１６】
ランプから射出された白色光は、第１フライアイレンズ３を透過し、第１反射鏡５によって反射し第２フライアイレンズ４を透過する。第２フライアイレンズ４までを透過してきた光線は、ランプハウジング２から照射された光線を積分し、光路内の光束が均等になるように設計されている。
【００１７】
積分された光束は、ＰＳ変換素子６を透過する際に偏向が行われ偏向の向きを一定方向に統一され、コンデンサーレンズ７に到達する。
【００１８】
ダイクロイックミラー８には、分光透過膜がコーティングされ、ブルー系の光線が反射し、それ以外の光線が透過し分光される。
【００１９】
分割されたブルー系の光は凹レンズ９を透過し第２反射鏡１１に反射し、コンデンサーレンズ１８、コンデンサーレンズ１８に接着された偏光板２３を透過し、青表示用の透過型液晶表示装置２６に到達する。
【００２０】
一方、ダイクロイックミラー８を透過した光線は、凹レンズ１０を透過し、第２のダイクロイックミラー１２に到達する。
【００２１】
第２のダイクロイックミラー１２は、グリーン系の光を反射し、それ以外の光線を透過する性質の反射膜をコーティングしてあり、到達した光線を分光する。
【００２２】
分光されたグリーン系の光線はコンデンサーレンズ１９と、コンデンサーレンズ１９に接着された偏光板２０を透過し、緑表示用の透過型液晶表示装置２５に到達する。
【００２３】
一方、ダイクロイックミラー１２を透過した光線は、赤透過フィルター１４によって、レッド以外の光線をカットされ、レッド系の光線のみが、自由曲面にて構成された反射鏡３３、凹面鏡２２、自由曲面にて構成された反射鏡３４によって反射を繰り返し、フィルター２１に到達する。自由曲面にて構成された反射鏡３３、凹面鏡２２、自由曲面にて構成された反射鏡３４の３面のミラーは、リレー光学系として構成されている。
【００２４】
フィルター２１を透過した光線は、赤表示用の透過型液晶表示装置２４に到達する。
【００２５】
青・緑・赤に分光された光線は、各々の液晶表示装置に表示された画像を液晶表示装置の透過・不透過によって映像として表示させる。
【００２６】
各々の透過型液晶表示装置（２４・２５・２６）には液晶プロジェクター内部の回路（不図示）が接続され、映像出力装置（不図示）からの信号を処理し、液晶プロジェクター内部の回路（不図示）によって処理された信号によって映像を表示する。
【００２７】
液晶表示装置を透過した光線は、合成光学系３２によって、青・緑・赤に分光された光線が合成され、投射レンズ３１に導かれる。合成光学系３２の構成には、次のようなタイプのものがあり、一般的に用いられているクロスダイクロプリズムや、４つのピースで構成され各面にダイクロイック膜を形成した三角プリズム、または３つのピースによって構成され各面にダイクロイック膜を形成した三角プリズムであり、いずれも青・緑・赤に分光された光線を合成する構造となっている。
【００２８】
投射レンズ３１には、複数の凸レンズ、凹レンズの構成により、合成光学系３２を透過した光線を拡大してスクリーン上に投影する。また、複数の凸レンズや凹レンズを移動させる構成を取ることによって拡大率を変化させるズームレンズとして構成させることも可能である。
【００２９】
次に第２図を用いて合成光学系３２と各々の透過型液晶表示装置（２４・２５・２６）の構成及び取り付けについて説明する。本実施形態においては、４つの異型三角プリズムを張り合わせた合成光学系にての説明を行う。
【００３０】
合成光学系３２は、４つの光学ガラスで作られたプリズム３２ａ・３２ｂ・３２ｃ・３２ｄを張り合わせ構成されており、３２ａと３２ｂの張り合わせ面には、青色を反射するダイクロイック膜をコーティングしてある。また、３２ｃと３２ｄの張り合わせ面には赤いるを反射するダイクロイック膜をコーティングしてあり、各色の透過型液晶表示装置から射出された光線を射出面（不図示）へ反射・屈折させ導いている。以下張り合わされたプリズムユニットをプリズムと表記する。
【００３１】
プリズムの透過面以外の面は、スリガラス状に構成され、不要光をカットしている。張り合わされたプリズムの下面部には液晶プロジェクターの光学ユニットボックスに取り付くためのベース３６が接着されている。ベース３６には、光学ユニットボックスに取り付くための足部３６ａが各透過型液晶表示装置の近傍に３ヶ所配置されており、スクリューネジにて固着される。
【００３２】
透過型液晶表示装置（２４・２５・２６）は、液晶板取り付け板３４（各透過型液晶表示装置共通）にネジ（不図示）にて固着されている。液晶板取り付け板３４の、液晶取り付けネジ部近傍の外側に、穴３４ａが４ヶ所と、透過型液晶表示装置の上下に、第２の固定部３４ｂが複数ヶ所設けられている。
【００３３】
ベース板３５は、プリズムの上下のスリガラス面に接着するための取り付け面３５ｃが上下に２ヶ所配置され、取り付け面３５ｃとプリズムは、紫外線硬化接着剤を用いて、治具によって位置決めされ所定の位置に固着されている。
【００３４】
ベース板３５は、プリズムの緑・青・赤各色に１つずつ配されている。
【００３５】
ベース板３５には、液晶取り付け板３４の穴３４ａに貫通する突起部３５ａが４ヶ所あり、液晶取り付け板３４の穴３４ａと突起部３５ａの部分には取り付け時のアライメント調整余裕量に接着剤の溜まる空間を加味したスペースを有したクリアランスを有している。クリアランスは、調整を顧慮した量の６から１０倍程度で０．６ｍｍから１．０ｍｍ程度が最適である。
【００３６】
ベース板３５には、液晶取り付け板３４との第２の固定部３４ｂに相対した位置に第２固定部３５ｂが設けられている。液晶取り付け板３４の第２の固定部３４ｂとベース板３５の第２固定部３５ｂの間にはクリアランスが設けられており、クリアランス量はアライメント調整によって必要な量の２倍から３倍（０．４ｍｍから０．６ｍｍ）程度となっている。
【００３７】
次に調整方法と固定方法について記述する。プリズムの各色入射面に偏光板を貼り付け、プリズム下面にベース３６を接着剤にて固着する。治具にセッティングしベース板３５を配置し、各々の取り付け面３５ｃに紫外線硬化接着剤を塗布し、紫外線を照射し硬化させ固着する。前記ユニットを固着装置に取り付け、あらかじめ透過型液晶表示装置を取り付けた液晶板取り付け板３４の穴部３４ａに紫外線硬化接着剤を塗布しておき、液晶取り付け板３４のチャッキング部３４ｃを固着装置のフィンガーでホールドし、前記ユニットのベース板３５の突起部３５ａに液晶板取り付け板３４の穴部３４ａを挿入する。
【００３８】
液晶表示装置に信号を送り、液晶の中心位置を基準位置へ調整する。その後６軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，Ｘアオリ，Ｙアオリ）のＸ、Ｙ、θの調整をしてスクリーンに対し正対するように調整する。以上で、３色のうち１色の基準とする透過型液晶表示素子の位置を決定する。その後、他の２色の透過型液晶表示素子を前述と同様に紫外線硬化接着剤を塗布した液晶板取り付け板３４の穴部３４ａをのベース板３５の突起部３５ａに挿入し固着装置で６軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，Ｘアオリ，Ｙアオリ）のＸ、Ｙ、θの調整をして最初に合わせた基準の透過型液晶表示素子と正対した位置に合わせこむ。
【００３９】
アライメント調整が終了したのち、各々の紫外線硬化接着剤に紫外線を照射し接着剤を固化させる。
【００４０】
次に液晶取り付け板３４の上側の複数ある第２の固定部３４ｂの１ヶ所とベース板３５の第２固定部３５ｂの間にハンダを溶かし冷却し固化させ、液晶取り付け板３４の下側の上側と対向した第２の固定部３４ｂのとベース板３５の第２固定部３５ｂの間にハンダを溶かし冷却し固化させ本固定する。本固定後、アライメントの調整の確認を行い問題が無い場合には調整完了となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、液晶表示素子と各色光の合成手段とのアライメント調整後における経時変化の発生をなくし、液晶表示素子サイズ、特に０．７インチ以下の小型化・高精細化された高精度な調整が必要な液晶プロジェクターにおける液晶表示素子の取付けを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における液晶プロジェクターの構成を示す平面図。
【図２】プリズムユニットの校正斜視図。
【符号の説明】
１  バーナー
２  ランプハウジング
３  第１フライアイレンズ
４  第２フライアイレンズ
５  反射鏡
６  ＰＳ変換素子
７  コンデンサーレンズ
８  ダイクロイックミラー
９  凹レンズ
１０  凹レンズ
１１  反射鏡
１２  ダイクロイックミラー
１４  赤透過フィルター
１８  コンデンサーレンズ
１９  コンデンサーレンズ
２０  偏光板
２１  フィルター
２３  偏光板
２４・２５・２６  液晶表示素子
２７・２８・２９  偏向板
３０  凹面鏡
３１  投射レンズ
３３・３４  自由曲面鏡
３４  液晶取り付け板
３５  ベース板
３６  ベース
【図１】
0003880377.tif 000002
【図２】
0003880377.tif 000003